胃蛋白酶为啥不水解自身？不破坏胃壁？

胃蛋白酶为啥不自相残杀？

胃蛋白是胃肠道中重要的蛋白水解酶，在蛋白质的消化中起重要的作用，而胃蛋白酶的化学本质也是蛋白质，为什么胃蛋白酶在水解食物蛋白质的同时不会将自身水解呢？

胃蛋白酶是一种酸性蛋白酶，由胃部中的胃粘膜主细胞释放出没有活性的胃蛋白酶原，酶原在遇到由胃壁细胞所释放的胃酸中的盐酸后切去44个氨基酸残基将被激活 ，其最适 PH值约为1.5～2.2，在中性或碱性PH值的溶液中，胃蛋白酶会发生解链而丧失活性。胃蛋白酶在对蛋白质或多肽进行水解时，具有一定的氨基酸序列特异性，倾向于水解氨基端或羧基端为芳香族氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸）或亮氨酸的肽键。胃蛋白酶在水解食物蛋白的同时为什么不会将自身水解呢？是不是因为组成胃蛋白酶的氨基酸中没有苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和亮氨酸呢)？答案是否定的。不但有，而且这些氨基酸的数目还不少呢。那又为什么有相应的酶切位点而胃蛋白酶却不能发挥作用呢？

前面所说的氨基酸组成只涉及蛋白质的一级结构，而有活性的蛋白质还有空间结构，包括二级结构、三级结构，部分蛋白还有四级结构。空间结构是表现其物理性质和化学特性以及生物学功能的基础。蛋白质通过多肽链的盘绕折叠形成其特定的空间结构时，有些氨基酸残基在蛋白质的表面，而有些氨基酸残基隐藏在蛋白质的内部，其规律往往是疏水性氨基酸残基在蛋白质内部，亲水性氨基酸残基在蛋白质表面。而苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和亮氨酸就属于疏水性氨基酸，这些氨基酸残基形成特定的空间结构时都隐藏在胃蛋白酶内部了，所以胃蛋白酶不能将自身水解。而食物中的蛋白质在胃中的强酸性环境下，蛋白质发生变性，其特定的空间结构发生破坏，蛋白质分子结构伸展松散， 暴露出原来隐藏在分子内部的疏水性氨基酸，容易被胃蛋白酶分解。

值得注意的是，胃蛋白酶不将自身催化水解是有条件的，即必须形成特定的空间结构。当天然蛋白质受到某些物理因素（如高温、高压、紫外线等）和化学因素（酸、碱、有机溶剂等）的影响，使其分子内部原有的高级构象发生变化，这种现象称为蛋白质变性( 变性后的蛋白质分子结构伸展松散，有些原来隐藏在分子内部的基团暴露，易被蛋白酶识别并水解。但如果胃蛋白酶发生了变性也能被自身和其他的消化蛋白酶催化水解，如胃蛋白酶在胃内酸性环境下具有特定的空间构象不会被其自身水解， 进入小肠碱性环境中会变性而被胰蛋白酶等消化。

摘自《生物通报》2011年第3期  作者：陈慧

胃蛋白酶为啥没破坏胃壁？

胃液中除了盐酸，又有能分解蛋白质的胃蛋白酶，组成胃壁细胞的蛋白质岂不是有被消化掉的危险吗？盐酸是一种腐蚀性很强的酸，从胃壁中分泌出来的盐酸，浓度足以溶解金属锌，难道它不会对胃产生伤害吗？

美国密西根大学医学系的德本教授，为此做了一个十分有趣的实验。他把从人体中切除下来的胃放入一个大试管中，然后加入适量的盐酸和胃蛋白酶(完全根据正常人体胃部的浓度配制)，把试管放置在 37℃的恒温环境中。结果试管中的胃受到非常严重的破坏，而且相当一部分被溶解掉了。后来他又用同样的方法，在同样的条件下、把鸡蛋白(蛋白质)放入试管，结果没过多久鸡蛋白便被表全溶解掉了。这个试验说明：胃无法抵御盐酸和胃蛋白酶的消化作用。但奇怪的是，胃却能在人体中安然无恙。

德本教授认为在人体的胃中，一定存在某种特殊的机制，这种机制能够防止胃被自己分泌的酶分解掉。这时他首先想到，构成胃壁的那层细胞也许是一种特殊的细胞。为了证实这个想法，他做了一个动物试验，将狗的胃切离一部分做成另一个小胃，然后在小胃中装一根管子通出体外。德本在研究了小胃所分泌和吸收的物质后发现，胃壁细胞的细胞膜表面的脂类物质，与抵御消化有很大关系，如果用洗涤剂去掉细胞表面的脂类物质，胃壁细胞就会受到酶的侵害。

在人体中，胆汁似乎有与洗涤剂相似的作用。当胆汁进入胃部之后，胃壁便不可避免地受到损害，但在正常情况下，胆计是分泌到小肠中去的，不会倒流入胃。如果人体因为患病或其他原因，使胆汁倒流入胃，胃壁受到清洗，这样在盐酸的侵蚀下便容易产生胃溃疡。德本在后来的研究中又发现，胃有另一个特点，那就是胃壁细胞经常更新，老细胞不断地从表面脱落，由组织内的新生细胞取而代之。根据德本教授的估计，人的胃每分钟约有50万个细胞脱落，胃粘膜层每3天就全部更新一次。所以，即使胃的内壁受到一定的侵害，也可以在几天或几小时内完全修复。

据此，德本教授认为，胃可以被损坏，但也很容易被修复，正是这种机制执行着保护胃表面的重要职能。所以人体中的胃并不是不会消化自己本身，而是在被消化到某种程度后就会立即自我更新。一些科学家对此提出了疑问，如果胃处于不断地自我消化和自我修复的过程中，胃溃疡又是怎样产生的呢？德本教授在解释时说：“在正常情况卞，这种机制能防止胃壁受到破坏，除非破坏的程度超过了它自我修复的能力，胃溃疡就产生了。”不过，在这方面科学家的证据还极其有限，因此有理由认为，人的胃也许还存在着其他防止消化自己的机制。这些机制究竟是什么呢？目前，尚未清楚。