9001-75-6 / 施旺和胃蛋白酶

施旺（1810-1882）出生于1810年12月7日，是德國動物生理學家。他的主要貢獻包括：提出動物是由細胞構成的，是細胞學說的締造者之一，他還發現并命名了胃蛋白酶（Pepsin，來源于希波克拉底的pepsis，表示消化、領悟的意思）、發現了周圍神經系統的施旺細胞（Schwann cells ）、酵母有機體的本質及提出了代謝（metabolism）這個名詞。施旺最重要的著作是《關于動植物的結構和生長一致性的顯微研究》，文中他提出了從動物科學的角度得出的細胞學說：細胞是構成動物的基本單位，動物細胞的基本構成大體相同，雖然不同動物細胞的作用不見得相同，但各種細胞的發生是相似的。動物和植物一樣，也是由細胞組成的；植物細胞和動物細胞一樣，都含有細胞膜、細胞內含物和細胞核。

胃蛋白酶是施旺于1836年發現的，十九世紀中葉科學家發現它能夠將蛋白質分解成胨（peptones，屬于多肽）。后來，人們發現它能夠有效治療消化道疾病，這一發現，極大地促進了胃蛋白酶的生產和純化技術，最終在十九世紀末取得了成功。但是它的化學本質和特性一直沒有搞清楚。直到1930年才由約翰諾斯羅普（John H. Northrop）提取出來（結晶），并證明了它是蛋白質。這是科學家第一次發現和結晶動物體內的蛋白質酶。約翰諾斯羅普也因此在1946年和其他科學家（Sumner, and Stanley ）共同分享了諾貝爾化學獎。之后，新的分離技術如結晶、層析得到進一步發展。通過這些技術，胃蛋白酶和胃蛋白酶原的氨基酸排列順序得以確定。1959年Ryle and Porter兩人首次從豬的胃中分離出了胃蛋白酶B和C（多數為胃蛋白酶A），20世紀七十年代中葉隨著X-衍射技術的改進胃蛋白酶的三維立體結構得以確定，使人們能夠更好地理解酶促反應的本質。21世紀初，由于HIV-蛋白酶作為天冬氨酸蛋白酶系的確立，胃蛋白酶型及其抑制劑的研究再度興起。
這里我們主要說一下胃蛋白酶（ 理論上分子量為34.5 kDa ）。當人和動物進食時，胃泌素和迷走神經會觸發胃粘膜中的某些腺體細胞分泌胃蛋白酶原（分子量為41.4 kDa）和鹽酸。胃蛋白酶原剛分泌出來時是沒有活性的，在鹽酸形成的酸性環境下，它以一種自動催化的方式（in an autocatalytic manner）伸展并斷裂，迅速形成具有生物活性的胃蛋白酶。胃液的PH值在1至3范圍，它不僅能夠使胃蛋白酶原變成胃蛋白酶，而且可以觸發更多的胃蛋白酶的形成（自動催化）。當PH值超過7時胃蛋白酶會永久性失活，也就是說小腸中PH大約為7，胃蛋白酶進入小腸后就完全失活，不能再分解蛋白質。少量的胃蛋白酶會進入血管，消化那些被小腸吸收的尚未較大的蛋白質碎片。

胃蛋白酶能夠將食物中的蛋白質分解成為多肽，進而在肽酶的作用下分解成氨基酸。但胃蛋白酶是具有廣泛特異性的酶，偏愛含有芳香環或羧基的L-氨基酸的肽鍵，也就是喜歡裂解苯丙氨酸和亮氨酸的C末端，極少裂解谷氨酸連接部位，不裂解纈氨酸、丙氨酸和甘氨酸連接部位。胃蛋白酶的活性除了受酸堿度的影響外，還受到環氧化合物、脂肪質醇類及胃酶抑素A的抑制。
商業上使用的胃蛋白酶大都來自豬的胃。原始的胃蛋白酶主要用于皮革生產過程中取出皮革表面的毛和殘留組織，也可以通過分解固著銀化合物的明膠（蛋白質）層從廢棄的電影膠片中回收銀，其他的應用還有許多，如分解抗體、化妝用膠原蛋白的制備、食品化學中蛋白質消化能力的評價及哺乳動物上皮細胞的次生培養等。