蛋白酶知识.ppt
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1、第3章 蛋白酶,Proteinases,COOH R1CHNH + HOCCHR2 H O NH2,COOH R1CHNCCHR2 + H2O H O NH2,3.1.1、蛋白酶的作用,水解蛋白质或多肽中的酰胺键(肽键)。, pH,作用方式,活性中心, 来 源,动物、植物、微生物,酸性、中性、碱性,蛋白酶(内切)、肽酶(外切)氨肽酶 羧肽酶,丝氨酸、巯基 羧基、金属离子,3.1.2、分类和特性EC 3.4.#.#,3.2 蛋白酶的分类,3.2.1 丝氨酸蛋白酶 3.2.2 半胱氨酸蛋白酶 3.2.3 金属蛋白酶 3.2.4 天冬氨酸蛋白酶,活性中心: 丝氨酸(Ser)和组氨酸(His) 包括-
2、胰凝乳蛋白酶(chymosin) 胰蛋白酶(trypsin) 弹性蛋白酶(elastase) 枯草芽孢杆菌蛋白酶(subtilisin) 地衣芽孢杆菌蛋白酶(alcalase) 必需基团:羟基、咪唑基、羧基 不可逆抑制剂:二异丙基氟磷酸(DFP),3.2.1 丝氨酸蛋白酶,活性中心氨基酸组成相似性,酶原 酶原激活 酶原激活的意义,-胰凝乳蛋白酶(EC 3.4.21.1),胰凝乳蛋白酶原的激活过程示意图 由三个肽链组成,由双硫键将各部分结合在一起。胰凝乳蛋白酶原A由245个氨基酸残基(分子量约为25,000),分子中有五个双硫键,它没有酶的活性;在胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的作用下,裂解生成了三个双
3、硫键-胰凝乳蛋白酶。,催化机制,活性中心 57位组氨酸、102位天冬氨酸、195位丝氨酸,性质,在近弱碱性条件下有较高的酶活性 专一性较差,甚至可以水解酯键 钙离子有激活作用 重金属离子、胰蛋白酶抑制物等有抑制作用,(2)胰蛋白酶(EC 3.4.21.4),消化系统中重要的蛋白质消化酶 在机体内不仅可以自激活,还要激活其它的蛋白酶 。 胰蛋白酶原的激活过程,可以看出酶的立体构象对于酶活性的影响。,胰蛋白酶的激活过程示意图,第1个问题,酶原的激活具有什么生理意义?,性质,具有较高的专一性 水解时的最适pH为79,较高pH下自我催化分解。 钙离子有保护和激活作用 大豆中的胰蛋白酶抑制物、生花生凝集
4、素、蛋类中的卵糖蛋白等有抑制作用,3.2.2 巯基蛋白酶,活性中心:半胱氨酸 木瓜蛋白酶(papain)、无花果蛋白酶(ficin)、菠萝蛋白酶(bromelain)和剑麻蛋白酶(agavain)等植物酶 链球菌蛋白酶(streptococcal proteinase)等微生物酶 必需基团:巯基-SH 抑制剂:氧化剂或烷基化试剂或重金属离子激活剂,还原剂如半胱氨酸、谷胱甘肽等和金属螯合剂如EDTA等,蛋白酶活性中心附近氨基酸残基的排列顺序,(1)木瓜蛋白酶(EC 3.4.22.2),分子量23900道尔顿,一级结构和立体结构都清楚底物特异性较宽,作用于精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、瓜氨酸的羧基参与的
5、肽键。 在pH5下最稳定。底物不同,最适pH也会改变,酪蛋白最适pH为7,明胶则为5。 最适温度65,在较高温度下仍然保持活性,例如在中性条件下70加热处理30min,对牛乳的凝结活性仅下降20%; 商品化的木瓜蛋白酶中,木瓜蛋白酶一般只占可溶性蛋白质总量的10%,另外的蛋白酶还有木瓜凝乳酶、溶菌酶以及木瓜肽酶等。 在肉品嫩化、啤酒加工中应用,(2)无花果蛋白酶(EC 3.4.22.3),分子量约为26,000道尔顿 在pH3.59的范围内稳定,最适pH为68。最适pH不会随着底物的变化而发生明显的改变,例如对于酪蛋白它的最适pH在6.7和9.5,对于明胶的液化为pH7.5。 热稳定性稍差,在
6、80下溶液中无花果蛋白酶将完全失活。 重金属离子对其有抑制作用。 商品酶制剂中含有多种蛋白酶,用途广泛,(3)菠萝蛋白酶(EC 3.4.22.33),分子量约为33,000道尔顿,属于糖蛋白(含糖约2%) 适宜pH为68 适宜的反应温度为3045 因底物的种类及浓度不同而有所改变,其它植物蛋白酶 剑麻蛋白酶 中华猕猴桃蛋白酶,3.2.3 金属蛋白酶,活性中心:金属离子 必需基团:Zn2+、 Mn2+、 Fe2+二价金属离子 螯合剂(EDTA)螯合以后,抑制了它的活性。 通过透析除去金属离子也可以失活。添加恢复活性,大多数金属蛋白酶是外切酶 嗜热菌蛋白酶(EC 3.4.24.4)、橡胶原酶和出血
7、蛋白酶是金属内切酶 羧肽酶 羧肽酶A和羧肽酶B等一些需要Zn2+,脯氨酰氨基酸酶、亚氨基二肽酶等需要Mn2+。 金属离子置换化学修饰 分子修饰 氨肽酶,3.2.4 天冬氨酸蛋白酶,活性中心:Asp 必需基团:羧基 也被称为羧基酸性蛋白酶 最适pH范围是24 胃蛋白酶(pepsin)、凝乳蛋白酶(chymosin) 微小毛霉、毛霉、利疫菌的蛋白酶等。,(1)胃蛋白酶(EC 3.4.23.1),由胃粘膜细胞分泌出胃蛋白酶原,经过激活而得到的。 不同动物源的胃蛋白酶的氨基酸组成有一点差异,所有脊椎动物的胃液中均有胃蛋白酶。,胃蛋白酶原向胃蛋白酶的转化。 字母P标示肽键水解释放出几个肽片断(A)、胃蛋
8、白酶抑制物(B)和胃蛋白酶(C),性质,在pH为25的范围内稳定 在以蛋白质为底物时,最适pH为2,超过此范围时胃蛋白酶容易失活,例如,在pH6.2时或者70以上酶就开始失活 最适温度3740。在温度超过80时酶不可逆的失活。,(2)凝乳酶(EC 3.4.23.4),是雏牛皱胃中蛋白酶的主要形式,以酶原的形式分泌出。凝乳酶在从无活性的酶原转化为有活性的酶的过程中,发生部分水解。 活性中心:两个天冬氨酸 在pH5.56.5的范围内稳定,在pH低于2时还相当稳定,在pH3.54.5的范围内由于酶的自催化作用而很快被分解,在中性或碱性pH范围内,凝乳酶也很快失去活性。,基因工程技术(克隆技术,克隆酶
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