Панкреатические ферменты представляют собой группу гидролитических белков, синтезируемых экзокринной частью поджелудочной железы и секретируемых в двенадцатиперстную кишку в виде неактивных предшественников — зимогенов. Основная функция этих ферментов заключается в расщеплении белков, жиров и углеводов до низкомолекулярных соединений, способных всасываться в кишечнике. Их биохимическая активность обусловлена высокоспецифичными каталитическими центрами, чувствительными к pH, и коферментами, участвующими в регуляции.
Трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы — основные ферменты, расщепляющие белки. Секретируются как зимогены: трипсиноген, химотрипсиноген и прокарбоксипептидазы. Активация происходит в кишечнике под действием энтеропептидазы и уже активного трипсина:
Активность протеаз зависит от ионной силы среды и содержания гидроксильных групп в субстрате. Механизм катализиса включает образование акил-энзимного промежуточного комплекса с последующим гидролизом.
Панкреатическая липаза является ключевым ферментом для гидролиза триглицеридов до моноглицеридов и свободных жирных кислот. Активность липазы обусловлена:
Помимо липазы, важную роль играют фосфолипаза A2 и липаза холестерина, участвующие в расщеплении сложных липидов и фосфолипидов, регулируя абсорбцию липофильных веществ и метаболизм мембранных компонентов.
Панкреатический сок содержит α-амилазу, которая катализирует гидролиз α-1,4-гликозидных связей в крахмале и гликогене. Механизм действия фермента предполагает образование переходного состояния с участием остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот, что способствует разрыву гликозидной связи. В результате образуются мальтоза, мальтотриоза и декстрины, готовые к дальнейшему расщеплению дисахаридазами энтероцитов.
Секреция панкреатических ферментов контролируется нейрогуморальными механизмами:
Ферменты секретируются в неактивной форме для предотвращения аутоагрессии поджелудочной железы. Любое нарушение активации может приводить к панкреатиту или нарушению пищеварения.
Панкреатические ферменты демонстрируют высокую стабильность к вариациям pH и ионной среды кишечника. Они способны формировать комплексы с ингибиторами протеаз, предотвращая нежелательную активность до момента контакта с пищевым субстратом. Посттрансляционные модификации, включая гликозилирование и протеолитическое разрезание, обеспечивают правильное сворачивание и транспорт по секреторным путям.
Панкреатические ферменты широко изучаются для разработки ферментных препаратов, применяемых при недостаточности поджелудочной железы, а также в медико-биохимических исследованиях:
Их изучение раскрывает фундаментальные принципы биоорганической химии, связывая структуру белка с функцией и регуляцией биохимических процессов в организме.