蛋白酶

按作用的 方式分：
②外肽酶：切开蛋白质末端肽键形成少一单元的肽链和游离氨 基酸，作用于氨基端的叫氨肽酶；作用于羧基端的叫羧肽酶。
③水解蛋白质或多肽的酯键。
④水解蛋白质或多肽的酰氨键的。
①植物蛋白酶
按酶的来 源分：
②动物蛋白酶
③微生物蛋白酶
①酸性蛋白酶，最适pH2.0-5.0
按最适pH 分：
②中性蛋白酶，pH7-8
•
② 催化特性：酸性蛋白酶的最适温度因来源不同而有差
异，一般霉菌的蛋白酶的最适温度较高，大部分在 50-
60℃范围，而来源于动物胃粘膜的蛋白酶的最适温度较低，
一般在40℃左右。
• 酸性蛋白酶的热稳定性都较差，一般在50℃都很快失活，
此外，酶的热稳定性还受到基质的pH的影响；有些酸性蛋
白酶不耐低温，在低温条件下，很快失活。许多酸性蛋白
• 豆奶生产中利用蛋白酶制剂可使苦涩味及豆腥味等异昧成
分游离出来，通过吸附等方式较容易除去，又能提高蛋白
质的可溶性而提高蛋白质得率。并且以中性蛋白酶效果最
佳。
• 其它方面的应用 • 皮革脱毛软化：酶法脱毛由于酶水解了毛根部的毛囊蛋白 使毛松动脱落。软化作用在于分解皮纤维间质中的可溶性
蛋白质，使皮纤维进一步松散软化
用锰离子置换锌离子，酶活力提高56%，并且提高了酶蛋
白的热稳定性。
张艳梅等对汞离子对木瓜蛋白酶结构的影响及抑制机理的研究发现：
• 得出结论：Hg是木瓜蛋白酶的强抑制剂，10mol/L的HgCl2可
使木瓜蛋白酶丧失90％的活性；随着金属Hg2+浓度的增加，
蛋白质所处的微环境和二级结构发生了明显的改变，(α-螺
• 加酶洗涤剂：提高洗涤效果
• 生丝脱胶羊毛染色：生丝去除外层丝胶才能具有柔软的手
感和特有光泽。羊毛染色，先用蛋白酶处理去除羊毛表面
鳞垢，使然色温度降低，染色率大大提高
• 酶法治疗：如用胃蛋白酶治疗消化不良，用酸性蛋白酶治
疗支气管炎，用惮性蛋白酶治疗脉管炎以及用胰蛋白酶、
胰凝乳蛋白酶对外科化脓性创口的净化及胸腔间浆膜粘连
• 放线菌蛋白酶：生产中，碱性蛋白酶。
微生物蛋白酶的酶系组成
细菌蛋白酶 枯草杆菌等芽孢杆菌生产中性或碱性 蛋白酶，有些只一种，有些两种皆产。 曲霉中米曲霉，黄曲霉及栖土曲霉以 中，碱性蛋白酶为主；黑曲霉以酸性 蛋白酶为主；根霉，青霉，担子菌主 要生产酸性蛋白酶 除解脂假丝酵母产生碱性蛋白酶外， 大多数产酸性蛋白酶。
白酶在工业上有不同的用途。蛋白酶已广泛使用在皮革、
毛纺、丝绸、日化、食品、酿造、医药等许多行业中。在
食品工业中利用蛋白酶制剂，可以避免酸水解、碱水解对
氨基酸的破坏作用及变旋，保证蛋白质的营养价值不受影
响。
• 蛋白酶在食品工业中的应用：
• 肉类加工中水解结缔组织，嫩化肉类，软化肠衣：利用蛋
白酶对肉中的弹性蛋白和胶原蛋白进行部分水解，使肉类
• 3、碱性蛋白酶 • 碱性蛋白酶主要是由微生物产生，微 生物中主要是细菌的部分菌种产生碱 性蛋白酶，目前碱性蛋白酶主要是用 于洗涤剂、皮革工业、丝绸脱胶。 • 几乎所有的细菌碱性蛋白酶都是胞外 蛋白酶，主要包括两类：其一是在中 性条件下生产的碱性蛋白酶，如枯草 杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌 等；其二是嗜碱微生物，其必须在碱 性条件下（ pH8-10 ）才能生产的碱性 蛋白酶。
蛋白酶
酶的简介 结构和性质 催化机制 研究进展
应用情况
• 蛋白酶是催化肽键水解的一类酶。
• 凡是能水解蛋白质的酶，在刚合
成时都没有活性，被称为酶原。
以无活性形式合成酶有利于酶的
贮存及在机体内的输送、转移。
这种无活性的酶原可以通过自催
化反应或通过金属离子进行活化。
①内肽酶：切开蛋白质分子内部肽键，产物是短肽。
Hale Waihona Puke ② 催化特性: 中性蛋白酶的热稳定性较差，如枯草杆菌 的中性蛋白酶在 pH7 ， 60℃处理 15min ，失活 90% ；栖土曲 霉的中性蛋白酶在 pH7 ， 55℃处理 10min ，失活 80% 以上； 以酪蛋白为底物时，枯草杆菌蛋白酶的最适 pH7-8 、热解 蛋白芽孢杆菌的中性蛋白酶的最适 pH7-9 、栖土曲霉的中
性蛋白酶 pH6.5-7.5 ；最适温度受测定时的反应时间有直
接关系，因为酶蛋白的稳定性较差，所以反应时间的长短
影响着反应结果，一般在10-30min 最适温度为45-50℃。
钙离子可以增加酶蛋白的稳定性，并减少自溶。
• 中性蛋白酶活性中心
• 大部分微生物产生的中性蛋白酶的活性中心有一个锌离子，
锌离子起着酶蛋白与底物之间的桥梁作用，有些酶蛋白还
制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。提高质量.使
用最多、作用最稳定的蛋白酶是木瓜蛋白酶
• 面包、蛋糕加工中缩短揉面时间，增强面团延伸性。
• 乳酪制造中可凝固酪素，缩短凝乳时间。
• 酱品制造中用于处理大豆或豆饼粉，提高蛋白质利用率或
缩短酱油、豆瓣酱发酵时间
• 酒类生产中用于啤酒、清酒澄清，防止浑浊:
③碱性蛋白酶，pH9.5-10.5
①丝氨酸蛋白酶，胰蛋白酶，糜蛋白酶，凝血蛋白酶等
按酶活性 中心分：
②巯基蛋白酶，木瓜酶，无花果酶，某些链球菌蛋白酶
③金属蛋白酶，许多微生物的中性蛋白酶
关于蛋白酶的专一性
• 蛋白酶的专一性一般情况下，不是针对底物的专一性，而
是针对某些肽键的特异性，不管蛋白质的分子有多大，但
酶分子中含5-10%多糖，对酶的稳定有益。
• 朱书法等通过傅里叶变换红外光谱及退卷积、曲线拟合等
技术研究了碳酸钙结晶对胃蛋白酶二级结构的影响。 • 发现：
• 酸性蛋白酶活动中心：
• 大多酶在其活性中心含两个天冬氨酸残基。
• 斋藤曲霉酸性蛋白酶中与活性相关的氨基酸是一个色氨酸，
3个组氨酸和近20个酪氨酸，但色氨酸不在活性中心，而
• 微生物蛋白酶的酶系组成： • 细菌蛋白酶：枯草杆菌等芽孢杆菌生产中性或碱性蛋白酶， 有些只一种，有些两种皆产。 • 霉菌蛋白酶：曲霉中米曲霉，黄曲霉及栖土曲霉之中，以产
碱性蛋白酶为主；黑曲霉以酸性蛋白酶为主；根霉，青霉， 担子菌主要生产酸性蛋白酶。 • 酵母蛋白酶：除解脂假丝酵母产生碱性蛋白酶外，大多数产 酸性蛋白酶。
是牢固地结合在酶分子的疏水键上，有稳定构象的作用。
• 拟青霉酶分子中含-SH基。
• 底物专一性： • 许多霉菌产生的酸性蛋白酶需要较大分子的底物，对蛋白 质的专一性较胃蛋白酶低，胃蛋白酶作用过的底物蛋白， 可进一步用霉菌的酸性蛋白酶进行水解。 • 几乎所有来源于霉菌的酸性蛋白酶，能裂解胰蛋白酶原的 赖氨酸和异亮氨酸之间的肽键(Lys—Ile)，将胰蛋白酶原
• 一般性质
• ① 分子特性 : 大部分微生物产生的中性蛋白酶属于金属
蛋白酶，一分子酶蛋白含有一个锌原子，酶蛋白的分子量
在35,000-40,000范围，等电点pH8-9，微生物蛋白酶中，
中性蛋白酶的稳定性最差，分子之间最容易发生自溶，即
使在低温条件下，也会发生明显的自溶，造成分子量明显
降低。
•
激活，利用此特异性，可鉴别酸性蛋白酶制剂是来源于霉
菌或其他来源。
• 2、中性蛋白酶
• 中性蛋白酶是最早用于酶制剂 工业化生产的蛋白酶，目前的 微生物生产的商品酶制剂的菌 种主要有 : 枯草杆菌、耐热解 蛋白芽孢杆菌、灰色链霉菌、 寄生曲霉、米曲霉、栖土曲霉。 • 除上述微生物生产中性蛋白酶 外，来源于植物的木瓜蛋白酶、 无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶等 都属于中性蛋白酶。
霉菌的酸性蛋白酶
• 蛋白酶的底物专一性和水解 • 三者在选择性切开碱性氨基酸 肽链的能力，不仅受到切开 点一侧或两侧相邻氨基酸残 基的影响，甚至受间隔了若 干单位的氨基酸残基的影响 ，底物专一性上的微小差异 ，产生的生理功能可能完全 不同。如胰蛋白酶，凝血酶 和透明质酸梅。 羧基侧的肽键这点上，有共同 之处，但作用于血纤维蛋白时 ，三者切开的肽键数不同。凝 血酶使血液凝固、透明质酸梅 相反起溶血作用、胰蛋白酶切 开肽键最多，但两种作用都很 微弱。
含有钙离子，钙离子具有稳定酶蛋白空间构象的作用；此
外，钙离子还与酶蛋白的热稳定性有关，含有钙离子的酶
蛋白的热稳定性明显优于不含钙离子的蛋白酶。
• 利用酶蛋白的分子修饰技术，研究发现，利用EDTA螯合作
用除去中性蛋白酶的锌离子，然后置换成钙离子，这样制
备的中性蛋白酶结晶比原酶蛋白的活力提高了3倍。如果
• 碱性蛋白酶的专一性
• 碱性蛋白酶属于丝氨酸蛋白酶，其活性中心的主要功能基
团是丝氨酸，一部分天然蛋白质能够使碱性蛋白酶失活，
如在土豆、大豆、大麦中含有一种蛋白质是碱性蛋白酶的
抑制剂。
• 根据微生物碱性蛋白酶水解肽键的羧基侧氨基酸的专一 性，可将碱性蛋白酶分为4组：
① 对碱性氨基酸有专一性的 (Lys Arg)类似于胰蛋白酶的碱性蛋白酶
霉菌蛋白酶
酵母蛋白酶
放 线菌蛋白酶
生产中，碱性蛋白酶。
二、主要蛋白酶的结构和性质
• 1、酸性蛋白酶
• 主要来源 : 酸性蛋白酶主
要来源于哺乳动物的消化
道，如胃蛋白酶 ; 部分微
生物是酸性蛋白酶的主要 来源，如：目前的商品酸 性蛋白酶制剂主要是由黑 曲霉发酵生产的。
• 一般性质：
•
① 分子特性：酸性蛋白酶的最适 pH 在 2-5 范围，酶蛋白 的等电点在pH3-5，分子量MW30，000-35，000。
组成蛋白质的氨基酸的种类基本是一致的，蛋白质一级结
构的不同，主要体现在氨基酸的比例和彼此排列顺序的差
异。蛋白酶的专一性主要是由于形成肽键的两氨基酸的性
质不同所决定的。
胰蛋白酶
肽键的羧基端是碱性氨基酸(Arg，Lys)
胃蛋白酶
肽键两侧是芳香族氨基酸(Trp，Tyr Phe)
枯草杆菌碱性蛋白酶
肽键的羧基侧是疏水性芳香族氨基酸 (Trp，Tyr，Phe) (多数)羧基端是Lys残基
旋+β-折叠)结构总量减少，无规则卷曲含量增多，酶的二
级结构由规则有序转向无序。
• 一般性质 • ① 酶蛋白特性 : 碱性蛋白酶的分子量比中性蛋白酶的分子 量小，一般在 20,000-34,000Da ，而且等电点较高，一般在 pH8-9。
• ② 催化特性：大部分碱性蛋白酶的最适 pH 在 7-11 范围，当 以酪蛋白为底物时，最适pH为9.5-10.5，碱性蛋白酶除能够 水解肽键外，还具有水解酯键的能力和转肽能力，最适温度 因菌种不同而有差异，一般在 50 ℃左右，酶蛋白的热稳定 性不高，50-60℃处理15分钟，几乎有50%的酶活力丧失，我 国目前生产的几种碱性蛋白酶的热稳定性一般都在 60℃以下。
② 对芳香族氨基酸有专一性的 (Tyr Phe)枯草杆菌碱性蛋白酶
③ 对脂肪族氨基酸有专一性的 (Leu Ile Val)粘细菌α-裂解型蛋白酶
④ 对酸性氨基酸有专一性的 (Glu Asp)葡萄球菌碱性蛋白酶
张剑对草鱼胰蛋白酶GT—A的紫外光谱及结构特性进行研究
蛋白酶的应用
• 蛋白酶种类繁多，商品蛋白酶不下100种。不同来源的蛋
的治疗。