А. Образование соляной кислоты

Секреция соляной кислоты обкладочными клетками является процессом активного транспорта, потребляющим энергию на преодоление градиента концентрации (см. рис. 221). Протоны соляной кислоты транспортируются Н⁺/К⁺-АТФ-азой [2] из цитоплазматического пространства обкладочных клеток в просвет желудка, при этом концентрация протонов в желудке возрастает примерно в 10⁶ раз (концентрация Н⁺ в клетке примерно 10^-7 M = рН 7, в просвете желудка примерно 10^-1 M = рН 1). Расход протонов в обкладочных клетках компенсируется диссоциацией угольной кислоты (Н₂СО₃). Избыток основного гидрокарбоната (НСО₃^-) в интерстициальном пространстве обменивается на хлорид-ионы (Cl^-) из крови и вместо него поступают в кровь. Диоксид углерода (СО₂) диффундирует из крови в обкладочные клетки, где гидратируется при участии карбонатдегидратазы (карбоангидразы [1]) с образованием угольной кислоты. Хлорид-ионы следуют за активно секретируемыми протонами через хлоридный канал в просвет желудка (для сохранения электронейтральности).

Соляная кислота желудочного сока важна для пищеварения. Она активирует пепсиногены в пепсины (см. ниже), создает оптимальный для их действия рН, денатурирует пищевые белки, которые вследствие этого лучше расщепляются протеиназами, и убивает микроорганизмы.

Активация пепсина. Гидролиз пищевых белков начинается с действия пепсинов желудка. Имеется несколько протеиназ, обладающих различной специфичностью, которые образуются вначале в виде пепсиногенов в главных клетках слизистой желудка. В кислой среде содержимого желудка пепсиногены аутокаталитически отщепляют блокирующие пептиды и превращаются в активную форму — пепсины. Пепсины являются эндопротеиназами с необычно кислым оптимумом рН (около рН 2). Они расщепляют с помощью двух аспартильных остатков в активном центре пептидные связи белков, предпочтительно связи, образованные между Phe и Leu.

Б. Активация пищеварительных ферментов поджелудочной железы

Секрет поджелудочной железы содержит неактивные предшественники пищеварительных ферментов, так называемые проферменты или зимогены (см. рис. 263). Среди множества различных проферментов ключевую роль играет трипсиноген. Попадая в кишечник, он под действием энтеропептидазы превращается в трипсин. Энтеропептидаза — протеиназа, локализованная на поверхности клеток слизистой двенадцатиперстной кишки. Она отщепляет от трипсиногена короткий пептид, вследствие чего функциональные группы в трипсине перестраиваются и образуют активный центр (см. с. 178).

Образующиеся молекулы трипсина могут активировать следующие молекулы трипсиногена, аутокаталитически отщепляя пептид, а также активировать другие зимогены поджелудочной железы. Активированные таким образом ферменты поджелудочной железы способствуют интенсивному перевариванию пищевых белков.

Предотвращение самопереваривания поджелудочной железы, наблюдаемого при панкреатитах, осуществляется благодаря тому, что: 1) большинство ферментов образуется в поджелудочной железе в виде неактивных зимогенов и только в кишечнике они превращаются трипсином в активные гидролазы; 2) преждевременная активация зимогенов трипсином контролируется его ингибитором, образующим с ферментом очень прочный комплекс. Внутренние поверхности желудка и кишечника покрыты муцинами. Эти гликопротеины слизи защищают эпителий пищеварительного тракта от разрушения ферментами.