Pencernaan Protein

Protein yang masuk dihidrolisis secara enzimatik menjadi asam-asam amino penyusunnya di dalam saluran pencernaan. Protein yang masuk ke dalam perut, akan merangsang pengeluaran hormon gastrin, yang selanjutnya merangsang pengeluaran HCI (asam lambung) oleh sel parietal kelenjar lambung (Gambar 4-3), dan pepsinogen dan sel kepala. pH asam lambung berada di antara 1,5 dan 2,5.

Keasaman asam lambung akan berfungsi sebagai antiseptik dan membunuh sebagian besar bakteri dan sel-sel lain. Disamping itu, juga menyebabkan protein globular mengalami denaturasi atau terbuka lipatannya pada pH yang rendah ini, menjadikan ikatan peptida dalam lebih terbuka terhadap hidrolisis enzimatik. Pepsinogen (berat molekul 40.000), suatu prekursor yang tidak aktif atau zimogen diubah menjadi pepsin aktif di dalam cairan lambung oleh aktivitas enzim pepsin itu sendiri, ini adalah contoh autokatalisis. Dalam proses ini (Gambar 24-4), 42 residu asam amino dipindahkan dari amino yang paling ujung pada rantai polipeptida pepsinogen sebagai campuran peptida-peptida kecil. Molekul pepsinogen sisanya yang tetap utuh adalah pepsin yang aktif sebagai enzim (berat molekul 33.000). Dalam perut, pepsin menghidrolisis ikatan-ikatan peptida protein yang masuk, terutama asam amino aromatik tirosin. fenilalanin dan triprofan, di antaranya (Tabel 24-1), dengan demikian memecah rantai panjang polipeptida menjadi campuran berbagai peptida-peptida yang lebih kecil.

Dengan masuknya kandungan asam dari perut ke dalam usus halus, pH yang rendah ini menyebabkan pengeluaran hormon sekretin ke dalam darah. Sekretin merangsang pankreas untuk mengeluarkan bikarbonat ke dalam usus halus untuk menetralkan HCI lambung. Dengan demikIan pH meningkat dan 1,5—2,5 menjadi kira-kira pH 7. Di dalam usus halus pencernaan protein berlanjut. Masuknya asam amino ke dalam usus dua belas jari merangsang pengeluaran enzim proteolitik dan peptidase, yang mempunyai pH optimum 7—8. Tiga di antaranya, tripsin. kimotripsin. dan karboksipeptidase. dihasilkan oleh sel-sel eksokrin pankreas (Gambar 24-5) sebagai bentuk zimogennya yang tidak aktif, tripsinogen, kimotripsinogen dan prokarboksipeptidase. Sintesis enzim-enzim ini sebagai prekursor yang tidak aktif melindungi sel-sel eksokrin terhadap kerusakan akibat serangan enzim proteolitik. Setelah tripsinogen memasuki usus halus, molekul ini diubah menjadi bentuk aktifnya, tripsin (Gambar 24-4) oleh enteroltinase. enzim proteolitik khusus yang dikeluarkan oleh sel-sel usus. Bila beberapa molekul tripsin bebas telah terbentuk, maka tripsin bebas tersebut dapat mengkatalisis pengubahan tripsinogen menjadi tripsin. Pembentukan tripsin bebas adalah akibat terlepasnya heksapeptida dari ujung amino rantai tripsinogen. Seperti yang telah kita, tripsin menghidrolisis ikatan-ikatan peptida dengan gugus karbonil pada residu lisin dan arginin (Tabel 24-1).

Kimotripsinogen mempunyai suatu rantai polipeptida dengan sejumlah ikatan-ikatan disulfida antar rantai. Bila kimotripsinogen mencapai usus halus, molekul ini akan diubah menjadi kimotripsin oleh tripsin, yang memecah satu rantai panjang polipeptida kimotripsinogen pada dua titik dengan cara memotong dipeptida (Gambar 24-4). Meskipun demikian, ketiga bagian yang terbentuk dari rantai kimotripsinogen asal terikat bersama oleh jembatan disulfida . Kimotripsin menghidrolisis peptida yang mengandung residu-residu fenilalanin, tirosin dan triptofan (Tabel 24-1).

Dengan demikian tripsin dan kimotripsin menghidrolisis polipeptida-polipeptida yang dihasilkan dari aktivitas tripsin di dalam perut, menjadi peptida-peptida yang Iebih kecil. Tahap pencernaan protein ini terjadi dengan sangat efisien sebab pepsin, tripsin dan kimotripsin menghidrolisis rantai polipeptida pada asam-amino khusus.

Degradasi  peptida rantai pendek di dalam usus halus sekarang diselesaikan oleh peptidase lainnya. Yang pertama adalah karboksipeptidose, suatu enzim yang mengandung unsur seng, yang dibuat oleh pankreas sebagai zimogen yang tidak aktif, yaitu prokarboksipeptidase. Karboksipeptidase melepaskan residu gugus ujung karboksil secara berturut-turut dari peptida. Usus halus juga mengeluarkan suatu aminopeptidase, yang dapat menghidrolisis residu amino bagian ujung secara berurutan dari peptida-peptida pendek (Tabel 24-1). Dengan kerja bertahap enzim-enzim proteolitik dan peptidase tersebut, protein-protein yang termakan akhirnya dihidrolisis untuk menghasilkan suatu campuran asam-asam amino bebas, yang kemudian diangkut melalui sel-sel epitel yang melapisi usus halus. Asam amino tersebut kemudian masuk ke dalam pembuluh darah di dalam vili dan diangkut menuju hati.

Tidak  semua protein dicerna dengan sempurna oleh manusia . Sebagian besar protein hewani dapat dihidrolisis hampir secara sempurna menjadi asam-asam amino, tetapi beberapa protein serat, seperti kreatin hanya dicerna sebagian. Banyaknya protein nabati seperti biji-bijian serealia tidak dicerna sempurna, sebab bagian protein biji-bijian tersebut diliputi oleh bahan selulosa yang tidak dapat dicerna.

Penyakit celiak merupakan suatu kasus yang langka di mana enzim-enzim usus tidak mampu mencerna jenis protein tertentu pada gandum yang tidak larut dalam air, khususnya gliadin, yang mengakibatkan luka pada lapisan sel-sel usus kecil. Oleh karena itu pasien yang menderita penyakit tersebut harus menghindari makanan yang mengandung produk gandum. Penyakit lainnya yang melibatkan ketidaknormalan kerja enzim-enzim proteolitik di dalam saluran pencernaan adalah pankrealitis akut. Keadaan yang demikian disebabkan oleh terhambatnya jalur normal pengeluaran getah pankreas ke dalam usus, zimogen dan enzim proteolitik diubah secara dini (prematur) menjadi bentuk-bentuk katalitik yang aktif di dalam sel-sel pankreas. Akibatnya, enzim-enzim yang potensial tersebut menyerang jaringan pankreas itu sendiri dan menyebabkan rasa sakit dan kerusakan serius pada organ dan dapat berakibat fatal. Secara normal, zimogen pankreas tidak teraktifkan sampai molekul ini mencapai usus halus. Pankreas melindungi dirinya terhadap pencernaannya sendiri dengan suatu cara lain: pankreas membentuk suatu inhibitor tripsin yang spesifik, zat itu sendiri adalah suatu protein. Karena tripsin bebas dapat mengaktifkan tidak hanya tripsinogen dan kimotripsin, tetapi juga dua zimogen pencerna lainnya yaitu, prokarboksipeptidase dan proelastase, maka inhibitor tripsin secara efektif mencegah terbentuknya enzim-enzim proteolitik secara prematur di dalam sel-sel pankreas.