Пепсин — фермент желудочного сока¶

Пепсин — протеолитический фермент класса аспартилпротеаз, основной фермент желудочного сока, обеспечивающий гидролиз (переваривание) белков. Впервые выделен Теодором Шванном в 1836 году. В медицине и пищевой промышленности применяется под названием «пепсин» или «пептидаза». Суточная секреция желудочного сока у взрослого человека составляет 2–2,5 литра, из которых пепсин — основной ферментный компонент.

¶Открытие и история

Пепсин был открыт немецким физиологом Теодором Шванном в 1836 году при изучении процесса пищеварения. Шванн выделил из желудка животных активное вещество, способное растворять белки в кислой среде, и назвал его «пепсин» (от греч. πέψις — «пищеварение»). Это стало первым доказательством существования ферментов — катализаторов биологических реакций.

В 1839 году Ян Пуркинье назвал активный компонент желудочного сока «ферментом», закрепив термин в биохимии. В 1930 году Джон Нортроп выделил пепсин в чистом виде и установил его белковую природу, за что в 1946 году получил Нобелевскую премию по химии. Кристаллическая структура пепсина была определена в 1960-х годах методом рентгеноструктурного анализа.

¶Биохимические свойства

Пепсин относится к классу аспартилпротеаз — ферментов, в активном центре которых содержатся две остатковые аминокислоты аспарагиновой кислоты. Молекулярная масса пепсина — около 34,5 кДа. Фермент синтезируется в неактивной форме — пепсиногене (молекулярная масса около 42 кДа), который секретируется главными клетками слизистой оболочки желудка.

Активация пепсиногена происходит в кислой среде желудка (pH 1,5–2,0) под действием соляной кислоты и самого пепсина. При этом от молекулы пепсиногена отщепляется полипептидный фрагмент (44 аминокислотных остатка), и неактивный профермент превращается в активный пепсин. Оптимум активности пепсина находится в кислой среде — pH 1,5–2,0. При pH выше 6,0 фермент необратимо инактивируется.

Пепсин обладает относительно низкой специфичностью: он катализирует гидролиз пептидных связей, образованных преимущественно гидрофобными и ароматическими аминокислотами (фенилаланин, тирозин, триптофан, лейцин). Фермент не действует на коллаген и эластин в нативном состоянии, однако при варке и частичной денатурации белков их перевариваемость пепсином возрастает.

¶Физиология секреции

Секреция пепсиногена регулируется нервно-гуморальными механизмами. Основные стимулы секреции:

• Гастрин — гормон G-клеток антрального отдела желудка, стимулирует высвобождение пепсиногена и соляной кислоты.
• Ацетилхолин — нейромедиатор блуждающего нерва, действует непосредственно на главные клетки.
• Гистамин — стимулирует секрецию через H2-рецепторы париетальных клеток (посредственно, через повышение кислотности).

Суточная секреция пепсиногена у взрослого человека составляет 1–2 г. Пепсин — один из основных показателей секреторной функции желудка; его активность определяется при анализе желудочного сока.

¶Применение

¶В медицине

Пепсин применяется в качестве лекарственного средства при гипоацидных гастритах (с пониженной кислотностью желудочного сока) для улучшения переваривания белков. Также входит в состав ферментных препаратов, применяемых при недостаточности внешнесекреторной функции поджелудочной железы и нарушениях пищеварения. Противопоказан при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритах с повышенной кислотностью.

¶В пищевой промышленности

Пепсин используется при производстве сыров (в частности, при изготовлении некоторых сортов мягких сыров и при обработке молочной сыворотки), в производстве пива (для стабилизации белков), при изготовлении желатина и в мясоперерабатывающей промышленности для размягчения мяса. В пищевой промышленности пепсин обозначается как пищевая добавка Е1110.

¶В научных исследованиях

Пепсин применяется в биохимических исследованиях для гидролиза белков, при определении первичной структуры белковых молекул, а также в качестве компонента среды для культивирования некоторых микроорганизмов.

¶Родственные ферменты

К семейству аспартилпротеаз, к которому относится пепсин, принадлежат:

• Реннин (химозин) — фермент желудка телят, вызывающий свёртывание молока; применяется в сыроделии.
• Пепсиноген II (пепсин C) — второй основной профермент желудка человека, близок по свойствам к пепсиногену I.
• Гастриксин — фермент, оптимум активности которого при слабокислых значениях pH.
• Реннин — коммерческое название препарата на основе реннина.

¶Интересные факты

• Название «пепсин» происходит от греческого слова πέψις, означающего «пищеварение» или «созревание».
• Пепсин сохраняет активность в высушенном состоянии в течение длительного времени и не разрушается при высушивании.
• В желудке новорождённых детей активность пепсина значительно ниже, чем у взрослых, что связано с незрелостью секреторного аппарата желудка.

¶Источники

• Воробьёв А. А. «Биологическая химия» — учебник для медицинских вузов.
• Нельсон Д., Кокс М. «Основы биохимии Ленинджера».
• Фролькис В. В. «Физиология и патофизиология пищеварения».
• Материалы научной статьи: Northrop J. H. «Crystalline Pepsin» — Journal of General Physiology, 1930.
• ГОСТ и справочники пищевых добавок: классификация ферментных препаратов.