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胃蛋白是胃腸道中重要的蛋白水解酶，在蛋白質(zhì)的消化中起重要的作用，而胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)也是蛋白質(zhì)，為什么胃蛋白酶在水解食物蛋白質(zhì)的同時(shí)不會(huì)將自身水解呢？
胃蛋白酶是一種酸性蛋白酶，由胃部中的胃粘膜主細(xì)胞釋放出沒(méi)有活性的胃蛋白酶原，酶原在遇到由胃壁細(xì)胞所釋放的胃酸中的鹽酸后切去44個(gè)氨基酸殘基將被激活，其最適PH值約為1.5～2.2，在中性或堿性PH值的溶液中，胃蛋白酶會(huì)發(fā)生解鏈而喪失活性。胃蛋白酶在對(duì)蛋白質(zhì)或多肽進(jìn)行水解時(shí)，具有一定的氨基酸序列特異性，傾向于水解氨基端或羧基端為芳香族氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸）或亮氨酸的肽鍵。胃蛋白酶在水解食物蛋白的同時(shí)為什么不會(huì)將自身水解呢？是不是因?yàn)榻M成胃蛋白酶的氨基酸中沒(méi)有苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和亮氨酸呢)？答案是否定的。不但有，而且這些氨基酸的數(shù)目還不少呢。那又為什么有相應(yīng)的酶切位點(diǎn)而胃蛋白酶卻不能發(fā)揮作用呢？
前面所說(shuō)的氨基酸組成只涉及蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，而有活性的蛋白質(zhì)還有空間結(jié)構(gòu)，包括二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)，部分蛋白還有四級(jí)結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)是表現(xiàn)其物理性質(zhì)和化學(xué)特性以及生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)通過(guò)多肽鏈的盤繞折疊形成其特定的空間結(jié)構(gòu)時(shí)，有些氨基酸殘基在蛋白質(zhì)的表面，而有些氨基酸殘基隱藏在蛋白質(zhì)的內(nèi)部，其規(guī)律往往是疏水性氨基酸殘基在蛋白質(zhì)內(nèi)部，親水性氨基酸殘基在蛋白質(zhì)表面。而苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和亮氨酸就屬于疏水性氨基酸，這些氨基酸殘基形成特定的空間結(jié)構(gòu)時(shí)都隱藏在胃蛋白酶內(nèi)部了，所以胃蛋白酶不能將自身水解。而食物中的蛋白質(zhì)在胃中的強(qiáng)酸性環(huán)境下，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，其特定的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展松散，暴露出原來(lái)隱藏在分子內(nèi)部的疏水性氨基酸，容易被胃蛋白酶分解。
值得注意的是，胃蛋白酶不將自身催化水解是有條件的，即必須形成特定的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)天然蛋白質(zhì)受到某些物理因素（如高溫、高壓、紫外線等）和化學(xué)因素（酸、堿、有機(jī)溶劑等）的影響，使其分子內(nèi)部原有的高級(jí)構(gòu)象發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性(變性后的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)伸展松散，有些原來(lái)隱藏在分子內(nèi)部的基團(tuán)暴露，易被蛋白酶識(shí)別并水解。但如果胃蛋白酶發(fā)生了變性也能被自身和其他的消化蛋白酶催化水解，如胃蛋白酶在胃內(nèi)酸性環(huán)境下具有特定的空間構(gòu)象不會(huì)被其自身水解，進(jìn)入小腸堿性環(huán)境中會(huì)變性而被胰蛋白酶等消化。
摘自《生物通報(bào)》2011年第3期 作者：陳慧
胃液中除了鹽酸，又有能分解蛋白質(zhì)的胃蛋白酶，組成胃壁細(xì)胞的蛋白質(zhì)豈不是有被消化掉的危險(xiǎn)嗎？鹽酸是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，從胃壁中分泌出來(lái)的鹽酸，濃度足以溶解金屬鋅，難道它不會(huì)對(duì)胃產(chǎn)生傷害嗎？
美國(guó)密西根大學(xué)醫(yī)學(xué)系的德本教授，為此做了一個(gè)十分有趣的實(shí)驗(yàn)。他把從人體中切除下來(lái)的胃放入一個(gè)大試管中，然后加入適量的鹽酸和胃蛋白酶(完全根據(jù)正常人體胃部的濃度配制)，把試管放置在37℃的恒溫環(huán)境中。結(jié)果試管中的胃受到非常嚴(yán)重的破壞，而且相當(dāng)一部分被溶解掉了。后來(lái)他又用同樣的方法，在同樣的條件下、把雞蛋白(蛋白質(zhì))放入試管，結(jié)果沒(méi)過(guò)多久雞蛋白便被表全溶解掉了。這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明：胃無(wú)法抵御鹽酸和胃蛋白酶的消化作用。但奇怪的是，胃卻能在人體中安然無(wú)恙。
德本教授認(rèn)為在人體的胃中，一定存在某種特殊的機(jī)制，這種機(jī)制能夠防止胃被自己分泌的酶分解掉。這時(shí)他首先想到，構(gòu)成胃壁的那層細(xì)胞也許是一種特殊的細(xì)胞。為了證實(shí)這個(gè)想法，他做了一個(gè)動(dòng)物試驗(yàn)，將狗的胃切離一部分做成另一個(gè)小胃，然后在小胃中裝一根管子通出體外。德本在研究了小胃所分泌和吸收的物質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，胃壁細(xì)胞的細(xì)胞膜表面的脂類物質(zhì)，與抵御消化有很大關(guān)系，如果用洗滌劑去掉細(xì)胞表面的脂類物質(zhì)，胃壁細(xì)胞就會(huì)受到酶的侵害。
在人體中，膽汁似乎有與洗滌劑相似的作用。當(dāng)膽汁進(jìn)入胃部之后，胃壁便不可避免地受到損害，但在正常情況下，膽計(jì)是分泌到小腸中去的，不會(huì)倒流入胃。如果人體因?yàn)榛疾』蚱渌颍鼓懼沽魅胛福副谑艿角逑矗@樣在鹽酸的侵蝕下便容易產(chǎn)生胃潰瘍。德本在后來(lái)的研究中又發(fā)現(xiàn)，胃有另一個(gè)特點(diǎn)，那就是胃壁細(xì)胞經(jīng)常更新，老細(xì)胞不斷地從表面脫落，由組織內(nèi)的新生細(xì)胞取而代之。根據(jù)德本教授的估計(jì)，人的胃每分鐘約有50萬(wàn)個(gè)細(xì)胞脫落，胃粘膜層每3天就全部更新一次。所以，即使胃的內(nèi)壁受到一定的侵害，也可以在幾天或幾小時(shí)內(nèi)完全修復(fù)。
據(jù)此，德本教授認(rèn)為，胃可以被損壞，但也很容易被修復(fù)，正是這種機(jī)制執(zhí)行著保護(hù)胃表面的重要職能。所以人體中的胃并不是不會(huì)消化自己本身，而是在被消化到某種程度后就會(huì)立即自我更新。一些科學(xué)家對(duì)此提出了疑問(wèn)，如果胃處于不斷地自我消化和自我修復(fù)的過(guò)程中，胃潰瘍又是怎樣產(chǎn)生的呢？德本教授在解釋時(shí)說(shuō)：“在正常情況卞，這種機(jī)制能防止胃壁受到破壞，除非破壞的程度超過(guò)了它自我修復(fù)的能力，胃潰瘍就產(chǎn)生了。”不過(guò)，在這方面科學(xué)家的證據(jù)還極其有限，因此有理由認(rèn)為，人的胃也許還存在著其他防止消化自己的機(jī)制。這些機(jī)制究竟是什么呢？目前，尚未清楚。