Las enzimas digestivas son un grupo de enzimas que descomponen las macromoléculas poliméricas en sus bloques de construcción más pequeños, para facilitar su absorción en las células del cuerpo. [1] Las enzimas digestivas se encuentran en el tracto digestivo de los animales (incluidos los humanos) y en el tracto de las plantas carnívoras, donde ayudan en la digestión de los alimentos, así como en el interior de las células , especialmente en sus lisosomas , donde funcionan para mantener supervivencia celular. [2] Las enzimas digestivas de diversas especificidades se encuentran en la saliva secretada por las glándulas salivales , en las secreciones de las células que recubren el estómago, en el jugo pancreático secretado por las células pancreáticas exocrinas y en las secreciones de las células que recubren los intestinos delgado y grueso. . [3]
Las enzimas digestivas se clasifican según sus sustratos diana :
Diagrama de las enzimas digestivas en el intestino delgado y el páncreas.
En el sistema digestivo humano, los principales sitios de digestión son la boca, el estómago y el intestino delgado. Las enzimas digestivas son secretadas por diferentes glándulas exocrinas , entre ellas:
Las sustancias alimenticias complejas que ingieren los animales y los humanos deben descomponerse en sustancias simples, solubles y difusos antes de que puedan ser absorbidas. En la cavidad bucal, las glándulas salivales secretan una variedad de enzimas y sustancias que ayudan en la digestión y también en la desinfección. Incluyen lo siguiente: [8]
Lipasa lingual : la digestión de lípidos se inicia en la boca. La lipasa lingual inicia la digestión de los lípidos/grasas.
Amilasa salival : la digestión de carbohidratos también se inicia en la boca. La amilasa, producida por las glándulas salivales, descompone los carbohidratos complejos, principalmente almidón cocido, en cadenas más pequeñas o incluso azúcares simples. A veces se le conoce como ptialina .
Lisozima : Teniendo en cuenta que los alimentos contienen más que sólo nutrientes esenciales, por ejemplo bacterias o virus, la lisozima ofrece una función antiséptica limitada e inespecífica, pero beneficiosa en la digestión.
Es de destacar la diversidad de las glándulas salivales. Hay dos tipos de glándulas salivales:
Glándulas serosas : Estas glándulas producen una secreción rica en agua, electrolitos y enzimas. Un gran ejemplo de glándula oral serosa es la glándula parótida .
Glándulas mixtas: estas glándulas tienen tanto células serosas como células mucosas , e incluyen glándulas sublinguales y submandibulares. Su secreción es mucinosa y de alta viscosidad .
Estómago
Las enzimas que se secretan en el estómago son las enzimas gástricas . El estómago desempeña un papel importante en la digestión, tanto en sentido mecánico al mezclar y triturar los alimentos, como también en sentido enzimático al digerirlos. Las siguientes son enzimas producidas por el estómago y su respectiva función:
La pepsina es la principal enzima gástrica. Es producido por las células del estómago llamadas "células principales" en su forma inactiva pepsinógeno , que es un zimógeno . Luego, el ácido del estómago activa el pepsinógeno en su forma activa, pepsina. La pepsina descompone las proteínas de los alimentos en partículas más pequeñas, como fragmentos de péptidos y aminoácidos . Por lo tanto, la digestión de las proteínas comienza principalmente en el estómago, a diferencia de los carbohidratos y los lípidos, que comienzan su digestión en la boca (sin embargo, se encuentran trazas de la enzima calicreína , que cataboliza ciertas proteínas, en la saliva de la boca).
Lipasa gástrica : la lipasa gástrica es una lipasa ácida secretada por las células principales gástricas en la mucosa fúndica del estómago. Tiene un nivel de pH de 3 a 6. La lipasa gástrica, junto con la lipasa lingual, comprenden las dos lipasas ácidas. Estas lipasas, a diferencia de las lipasas alcalinas (como la lipasa pancreática ), no requieren ácidos biliares ni colipasa para una actividad enzimática óptima. Las lipasas ácidas constituyen el 30% de la hidrólisis de lípidos que se produce durante la digestión en el ser humano adulto, siendo la lipasa gástrica la que aporta la mayor parte de las dos lipasas ácidas. En los recién nacidos, las lipasas ácidas son mucho más importantes y proporcionan hasta el 50% de la actividad lipolítica total.
Catepsina F : Esta es una enzima digestiva de trematodos parásitos.
Hormonas o compuestos producidos por el estómago y su respectiva función:
Ácido clorhídrico (HCl): en esencia, se trata de átomos de hidrógeno cargados positivamente (H+), o en términos simples, ácido del estómago , y es producido por las células del estómago llamadas células parietales. El HCl funciona principalmente para desnaturalizar las proteínas ingeridas, destruir cualquier bacteria o virus que quede en los alimentos y también activar el pepsinógeno para convertirlo en pepsina.
Factor intrínseco (IF): el factor intrínseco es producido por las células parietales del estómago. La vitamina B12 (Vit. B12) es una vitamina importante que requiere asistencia para su absorción en el íleon terminal . Inicialmente en la saliva, la haptocorrina secretada por las glándulas salivales se une a la Vit. B, creando una Vit. Complejo B12-Haptocorrina. El objetivo de este complejo es proteger la vitamina B12 del ácido clorhídrico producido en el estómago. Una vez que el contenido del estómago sale del estómago hacia el duodeno, la haptocorrina se escinde con enzimas pancreáticas, liberando la vitamina B12 intacta. El factor intrínseco (IF) producido por las células parietales se une a la vitamina B12, creando una Vit. Complejo B12-IF. Luego, este complejo se absorbe en la porción terminal del íleon.
Mucina : El estómago tiene la prioridad de destruir las bacterias y los virus utilizando su entorno altamente ácido, pero también tiene el deber de proteger su propio revestimiento del ácido. La forma en que el estómago logra esto es secretando mucina y bicarbonato a través de sus células mucosas, y también mediante una rápida renovación celular.
Gastrina : Esta es una hormona importante producida por las " células G " del estómago. Las células G producen gastrina en respuesta al estiramiento del estómago que ocurre después de que el alimento ingresa y también después de la exposición del estómago a las proteínas. La gastrina es una hormona endocrina y, por lo tanto, ingresa al torrente sanguíneo y finalmente regresa al estómago, donde estimula las células parietales para que produzcan ácido clorhídrico (HCl) y factor intrínseco (IF).
Es de destacar la división de funciones entre las células que cubren el estómago. Hay cuatro tipos de células en el estómago:
Células principales gástricas : Producen pepsinógeno. Las células principales se encuentran principalmente en el cuerpo del estómago , que es la porción anatómica media o superior del estómago.
Células mucosas del cuello y las fosas : producen mucina y bicarbonato para crear una "zona neutral" para proteger el revestimiento del estómago del ácido o irritantes en el quimo del estómago .
Células G : Producen la hormona gastrina en respuesta a la distensión de la mucosa o proteína del estómago, y estimulan a las células parietales la producción de su secreción. Las células G se encuentran en el antro del estómago, que es la región más inferior del estómago.
La secreción por las células anteriores está controlada por el sistema nervioso entérico . La distensión del estómago o la inervación por el nervio vago (a través de la división parasimpática del sistema nervioso autónomo ) activa el ENS, lo que a su vez conduce a la liberación de acetilcolina . Una vez presente, la acetilcolina activa las células G y las células parietales.
Páncreas
El páncreas es una glándula tanto endocrina como exocrina, ya que su función es producir hormonas endocrinas liberadas en el sistema circulatorio (como la insulina y el glucagón ), controlar el metabolismo de la glucosa y también secretar jugo pancreático digestivo/exocrino, que se secreta. finalmente a través del conducto pancreático hasta el duodeno. La función digestiva o exocrina del páncreas es tan importante para el mantenimiento de la salud como su función endocrina.
Dos de la población de células del parénquima pancreático constituyen sus enzimas digestivas:
Células ductales : Principalmente responsables de la producción de bicarbonato (HCO 3 ), que actúa neutralizando la acidez del quimo del estómago que ingresa al duodeno a través del píloro. Las células ductales del páncreas son estimuladas por la hormona secretina para que produzcan sus secreciones ricas en bicarbonato, en lo que es en esencia un mecanismo de biorretroalimentación; El quimo estomacal altamente ácido que ingresa al duodeno estimula las células duodenales llamadas "células S" para que produzcan la hormona secretina y la liberen al torrente sanguíneo. Una vez que la secretina ha entrado en la sangre, finalmente entra en contacto con las células de los conductos pancreáticos, estimulándolas a producir su jugo rico en bicarbonato. La secretina también inhibe la producción de gastrina por las "células G" y también estimula las células acinares del páncreas para que produzcan su enzima pancreática.
Células acinares : Principalmente responsables de la producción de enzimas pancreáticas inactivas ( zimógenos ) que, una vez presentes en el intestino delgado, se activan y realizan sus principales funciones digestivas al descomponer proteínas, grasas y ADN/ARN. Las células acinares son estimuladas por la colecistoquinina (CCK), que es una hormona/neurotransmisor producida por las células intestinales (células I) en el duodeno. CCK estimula la producción de zimógenos pancreáticos.
El jugo pancreático , compuesto por las secreciones de las células ductales y acinares, contiene las siguientes enzimas digestivas: [9]
Tripsinógeno , que es una proteasa inactiva (zimogénica) que, una vez activada en el duodeno en tripsina , descompone las proteínas en los aminoácidos básicos. El tripsinógeno se activa a través de la enzima duodenal enteroquinasa en su forma activa tripsina.
Quimotripsinógeno , que es una proteasa inactiva (zimogénica) que, una vez activada por la enteroquinasa duodenal, se convierte en quimotripsina y descompone las proteínas en sus aminoácidos aromáticos . El quimotripsinógeno también puede ser activado por la tripsina.
Carboxipeptidasa , que es una proteasa que elimina el grupo de aminoácidos terminales de una proteína.
Varias elastasas que degradan la proteína elastina y algunas otras proteínas.
Amilasa pancreática que descompone el almidón y el glucógeno , que son polímeros de glucosa con enlaces alfa. Los seres humanos carecen de celulasas para digerir la celulosa de carbohidratos , que es un polímero de glucosa con enlaces beta.
La función exocrina del páncreas debe parte de su notable fiabilidad a los mecanismos de biorretroalimentación que controlan la secreción del jugo. Los siguientes mecanismos importantes de biorretroalimentación pancreática son esenciales para el mantenimiento del equilibrio/producción de jugo pancreático: [11]
La secretina , una hormona producida por las "células S" duodenales en respuesta al quimo del estómago que contiene una alta concentración de átomos de hidrógeno (alta acidez), se libera al torrente sanguíneo; al regresar al tracto digestivo, la secreción disminuye el vaciado gástrico, aumenta la secreción de las células ductales pancreáticas y estimula las células acinares pancreáticas para que liberen su jugo zimógeno.
La colecistoquinina (CCK) es un péptido único liberado por las "células I" duodenales en respuesta al quimo que contiene un alto contenido de grasas o proteínas. A diferencia de la secretina, que es una hormona endocrina, la CCK en realidad funciona mediante la estimulación de un circuito neuronal, cuyo resultado final es la estimulación de las células acinares para que liberen su contenido. La CCK también aumenta la contracción de la vesícula biliar, lo que hace que la bilis se comprima hacia el conducto cístico , el colédoco y, finalmente, el duodeno. Por supuesto, la bilis ayuda a la absorción de la grasa emulsificándola, aumentando su superficie de absorción. La bilis la produce el hígado, pero se almacena en la vesícula biliar.
El péptido inhibidor gástrico (GIP) es producido por las células duodenales de la mucosa en respuesta al quimo que contiene altas cantidades de carbohidratos, proteínas y ácidos grasos . La función principal del GIP es disminuir el vaciamiento gástrico.
La somatostatina es una hormona producida por las células de la mucosa del duodeno y también por las "células delta" del páncreas. La somatostatina tiene un importante efecto inhibidor, incluso sobre la producción pancreática.
Intestino delgado
Las siguientes enzimas/hormonas se producen en el duodeno:
secretina : Se trata de una hormona endocrina producida por las " células S " duodenales en respuesta a la acidez del quimo gástrico.
La colecistoquinina (CCK) es un péptido único liberado por las "células I" duodenales en respuesta al quimo que contiene un alto contenido de grasas o proteínas. A diferencia de la secretina, que es una hormona endocrina, la CCK en realidad funciona mediante la estimulación de un circuito neuronal, cuyo resultado final es la estimulación de las células acinares para que liberen su contenido. [12] La CCK también aumenta la contracción de la vesícula biliar, lo que provoca la liberación de bilis previamente almacenada en el conducto cístico y, finalmente, en el conducto biliar común y, a través de la ampolla de Vater , en la segunda posición anatómica del duodeno. CCK también disminuye el tono del esfínter de Oddi , que es el esfínter que regula el flujo a través de la ampolla de Vater. La CCK también disminuye la actividad gástrica y disminuye el vaciamiento gástrico, dando así más tiempo a los jugos pancreáticos para neutralizar la acidez del quimo gástrico.
Péptido inhibidor gástrico (GIP): este péptido disminuye la motilidad gástrica y es producido por las células de la mucosa duodenal.
motilina : esta sustancia aumenta la motilidad gastrointestinal a través de receptores especializados llamados "receptores de motilina".
somatostatina: Esta hormona es producida por la mucosa duodenal y también por las células delta del páncreas. Su función principal es inhibir una variedad de mecanismos secretores.
A lo largo del revestimiento del intestino delgado hay numerosas enzimas del borde en cepillo cuya función es descomponer aún más el quimo liberado desde el estómago en partículas absorbibles. Estas enzimas se absorben mientras se produce el peristaltismo. Algunas de estas enzimas incluyen:
Lactasa : Esta es una enzima importante que convierte la lactosa en glucosa y galactosa. La mayoría de las poblaciones de Medio Oriente y Asia carecen de esta enzima. Esta enzima también disminuye con la edad. Como tal, la intolerancia a la lactosa es a menudo una molestia abdominal común en las poblaciones de Oriente Medio, Asia y personas mayores, y se manifiesta con hinchazón, dolor abdominal y diarrea osmótica.
Sacarasa : convierte la sacarosa en glucosa y fructosa.
Otras disacaridasas
Plantas
En las plantas carnívoras, las enzimas y los ácidos digestivos degradan a los insectos y, en algunas plantas, a los animales pequeños. En algunas plantas, la hoja se hunde sobre la presa para aumentar el contacto, otras tienen un pequeño vaso de líquido digestivo . Luego, los fluidos de digestión se utilizan para digerir la presa y obtener los nitratos y fósforo necesarios . La absorción de los nutrientes necesarios suele ser más eficiente que en otras plantas. Las enzimas digestivas surgieron de forma independiente en plantas y animales carnívoros. [14] [15] [16]
Algunas plantas carnívoras como la Heliamphora no utilizan enzimas digestivas, sino bacterias para descomponer los alimentos. Estas plantas no tienen jugos digestivos, pero aprovechan la podredumbre de la presa. [17]
Algunas plantas carnívoras enzimas digestivas: [18]
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