Vsak dan moramo v svoj organizem sprejeti hrano, katero nato s serijo biokemijskih procesov razgradnje in sinteze pretvorimo v snovi in energijo, ki oskrbujejo naš organizem. Prva biokemična odkritja s področja prebave segajo v leto 1822, ko je bila odkrita HCl kot sestavina želodčnega soka. Danes si lahko razlagamo že vrsto prebavnih procesov, marsikatero podrobnost pa je še potrebno raziskati.

FUNKCIJA PREBAVNIH ORGANOV
Pot hranil od zaužitja pa do absorpcije v kri oz. limfo je sestavljena iz številnih procesov mehanske in kemične pretvorbe polimerov do monomerov. Procesi se odvijajo v različnih predelih prebavnega sistema ter s pomočjo specifičnih encimov, ki jih izločajo prebavne žleze:
• Ustna votlina
­ Mehanska homogenizacija hrane.
­ Žleze slinavke (uravnavane z acetilholinom) izločajo amilazo za hidrolizo škroba do dimerov ter NaCl za vzdrževanje pH med 7 in 8.

• Želodec
­ Mehanska homogenizacija hrane.
­ Želodčne žleze (uravnavane z acetilholinom, histaminom, gastrinom) izločajo pepsinogen, ki se ob prisotnosti HCl (ga ravno tako izločajo želodčne žleze) pretvori v pepsin, ki hidrolizira beljakovine do oligomerov.

• Trebušna slinavka
­ Prebavna žleza (uravnavana z acetilholinom, holecistokininom, sekretinom), ki izloča encime za hidrolizo proteinov in ogljikovih hidratov do dimerov in oligomerov. Izloča tudi encime za hidrolizo lipidov do maščobnih kislin in monogliceridov ter encime nukleaze.
­ Izloča tudi NaCl in NaHCO 3 za uravnavanje nevtralnega pH.

• Jetra
­ Prebavna žleza, ki izloča žolčne kisline (zbirajo in koncentrirajo se v žolčniku) za emulgacijo maščob.

• Tenko črevo
­ V epiteliju tenkega črevesa se nahajajo posebne celice – enterociti, ki v procesih prebave igrajo dve pomembni vlogi:
° Izločajo prebavne encime (ti se pripnejo na aplikalno z mikrovili polno membrano enterocitov ter molijo v lumen prebavnega trakta). Ti encimi vršijo terminalno hidrolizo hranil do monomerov in elektrolitov.
° V njih poteka intracelularna prebava: di in tripeptidi se hidrolizirajo, tako da se lahko absorbirajo v kri.
­ Izloča se NaCl (uravnavano z acetilholinom, serotoninom, VIPom, gvanilinom) za uravnavanje nevtralnega pH.
­ Ima pomembno vlogo tudi pri vzdrževanju homeostaze hranil (tesni stiki, sluznična plast, tesno nagneteni mikrovili).
­ Tenko črevo tudi ščiti telo pred škodljivimi agenti zaužitimi s hrano (tesni stiki, sluznična plast, tesno nagneteni mikrovili).

• Debelo črevo
­ Poteka absorpcija elektrolitov in vode.
REGULACIJA ENCIMSKE SEKRECIJE
Encimi žlez slinavk, želodčne sluznice in trebušne slinavke se sintetezirajo na polisomih zrnatega endoplazmatskega retikuluma. Preko Golgijevega aparata se prenesejo v proencimska zrnca (encimi so v proencimski – neaktivni obliki), kjer čakajo na signal, da se lahko z eksocitozo izločijo iz celice (zunaj celice encimi postanejo aktivni). Signal, ki sproži sekrecijo (sekretogog), reagira z receptorjem (specifični za določeno žlezo) na površju celice, ki sintetizira encime. Reakcija receptorja s signalom sproži vrsto reakcij v celic. Primera dveh glavnih signalnih poti:
° PIP2 se s pomočjo fosfolipazeC razgradi v IP3 in diacilglicerol. Sprostijo se Ca ioni iz ER v citosol, kar sproži aktivacijo proteinkinazeC.
° Aktivacija adenilat (gvanilat) ciklaze, zaradi česar se poveča koncentracija cAMP (cGMP).
Poznamo več vrst sekretagogov:
• Acetilholin
Glavni nevrotransmiter, ki stimulira delovanje žlez slinavk, želodčnih žlez in trebušne slinavke. Acetilholin se izloča iz centralnega živčnega sistema (za slinavke in želodčne žleze) in preko lokalnih refleksov (za trebušno slinavki in želodčne žleze). Acetilholinski receptor je toksični alkaloid zato ga lahko blokiramo z atropinom.

• Biogeni amini: histamin, serotonin
­ Histamin stimulira sekrecijo HCl. Histamin izločijo specializirane regulatorne celice v želodčni steni (ECL celice).
­ Serotonin ima ravno tako vlogo nevrotransmiterja, poleg tega tudi direktno stimulira sekrecijo NaCl iz sluznice tenkega črevesja.

• Peptidni nevrotransmiterji in hormoni
Prebavni trakt sestoji iz številnih specializiranih epitelnih celic, ki sintetizirajo biološko aktivne peptide. Skladiščijo se v zrncih ter se izločajo direktno v kri – endokrino izločanje.
­ VIP (vasoactive intestinal peptide)
Zelo močan, deluje v črevesju in trebušni slinavki, stimulira izločanje NaCl.
­ Sekretin
V tenko črevo pride želodčna kaša, ki ima nizek pH (manj kot 5) – to pa sproža izločanje sekretina. Sekretin je tako odgovoren za stimulacijo sekrecije NaHCO 3 iz trebušne slinavke ter sprostitev encimov iz pankreasa.
­ Gvanilin
Stimulira izločanje NaCl (deluje na receptor, ki aktivira gvanilatno ciklazo; poveča se konc. cGMP)
­ Gastrin
Spodbuja izločanje želodčnega HCl in pepsina.
Sestavljen je iz 34 oz. 17 amino kislin (funkcionalno pomembnih je zadnjih 5 na COOH koncu – sintetično pridobljen pentagastrin); sulfatiziran tirozin poveča moč hormona (podobno kot pri holecistokininu).
­ Holecistokinin
Stimulira kontrakcijo žolčnika ter izločanje encimov trebušne slinavke.











ABSORPCIJA HRANIL
Različna hraniva se absorbirajo v tenkem črevesju na različne načine, kar zavisi od njihovih fizičnih karakteristik, metaboličnih vlog in končne usode.

Hranivo Črevesni lumen Aplikalna membrana črevesne celice Citosol črevesne celice Bazolateralna membrana črevesne celice
• Škrob Amilaza cepi v maltoze
izomaltoza cepi
1-6 veje Maltaza cepi maltozo v glukozo (transport z Na odvisnim SGLT1) Nekaj metabolizma glukoze do laktata Pospešen prenos glukoze z GLUT2
• Saharoza Saharoza Saharaza cepi v glukoze (SGLT) in fruktoze (GLUT5) Nekaj glukoze in večina fruktoze se spremeni v laktat Pospešen prenos glukoze in fruktoze z GLUT2
• Laktoza Laktoza Laktaza cepi laktozo do glukoze (SGLT1) in galaktoze (SGLT1) Nekaj glukoze se spremeni v laktat; galaktoza ostane nespreemnjena Pospešen prenos glukoze in galaktoze z GLUT2
• Proteini Tripsin cepi v dipeptide, tripeptide, AK Na+ odvisni AK transport, peptidi transportirani s PepT1 Nekaj AK se pretvori v protein ali drugačno AK, peptidi se cepijo v AK Prenos AK z AK izmenjavo
• Nukleinske kisline Ribonukleaza cepi RNA do
3´-nukleotidov Fosfataza cepi do nukleozidov (Na+ odvisni transport) Fosforilacija do baz in riboze-P; purini do urata; pirimidini do uracila Pospešen prenos urata in uracila
• Triacilglicerol Žolčne soli pomagajo lipazi cepiti triacilglicerole v proste maščobne kisline in monoacilglicerol Pri transportu žolčne soli ostanejo na lumenski strani Spremememba monoacilglicerolov in prostih maščobnih kislin nazaj v triacilglicerole Prenos triacilglicerola v limfo s hilomikroni
• Fosfolipidi in holesterol Fosfolipaza preoblikuje fosfolipide v monoacilfosfolipide in proste maščobne kisline Transport monoacilfosfolipidov in holesterola Sprememba monoacilfosfolipidov nazaj v fosfolipide Fosfolipidi in holesterol se prenašajo v obliki hilomikronov

*Sladkorji in aminokisline (tudi vitamini) se do konca razgradijo šele na površini sluznice oz. v citoplazmi enterocitov, kar pospeši absorpcijo.
*3´-nukleotidi se zaradi varnosti (po krvi bi se lahko prenašale organizmu tuje genske informacije) v enterocitih preoblikujejo.