微生物生学课程论文微生物碱性蛋白酶的性质研究进展.doc

微生物碱性蛋白酶的性质研究进展 摘要：综述了微生物碱性蛋白酶的研究状况，包括酶的微生物来源、酶学特性、微生物碱性蛋白酶在国内外的应用研究和现状，并对其前景进行了展望。 关键词：碱性蛋白酶 蛋白酶酶学性质 微生物生理 1碱性蛋白酶概述protease），水解蛋白质肽键的一类酶的总称,占酶制剂市场的65%以上[1]，广泛用于洗涤剂、制革、银回收、医药、食品加工、饲料、化学工业、废物处理等行业。蛋白酶执行大量的不同的生理功能，从细胞水平扩展到器官和有机体水平，导致比如止血和发炎等的级联系统。它们负责包括在正常生理功能和在非正常状态下的病理生理功能的复杂过程。它们也存在于致病生物体的生活史中，这就使它们成为一个潜在的发展治疗因子的对象，来治愈如癌症和艾滋病等可怕疾病蛋白酶应用于食品和清洁剂工业具有悠久的历史。在皮革工业中用于脱毛和皮革软化，来替代以往有毒化学药剂的使用还是一个相对较新的领域，这同时也增加了它的生物化学方面的重要性[]。蛋白酶的多样性以及它们特定的功能已经引起了世界范围内对开发它们的生理学和生物工程的的广泛关注。微生物来源的蛋白酶，由于具有培养简便，产量丰富等特点，适于工业化生产而得以广泛应用。近三十年来，人们对微生物蛋白酶的研究越来越深入，高产工程菌的选育以及对蛋白酶的纯化、结构和性质研究又为大规模工业化生产及应用提供了坚实的基础[]。随着生物化学分子生物学、基因工程、蛋白质工程的兴起，蛋白酶的研究和应用进入了一个崭新的阶段蛋白酶是一类复杂的水解酶，它们在生理、生化和催化特性方面有很大的差异。目前，对蛋白酶进行分类主要依据三个标准:裂解反应的类型；裂解位点的化学特征;与结构相关的进化关系。根据国际生物化学和分子生物学命名委员会的建议，微生物蛋白酶根据作用于蛋白酶底物的位点总体上分为内肽酶和外肽酶；外肽酶切开蛋白质或多肽分子氨基或羧基末端的肽键而游离出氨基酸。其中作用于氨基末端的称为氨肽酶，作用于羧基末端的称为羧肽酶。内肽酶切开蛋白质分子内部肽键，生成分子量较小的多肽类。根据它们的活性中心和必需基团分又可以分为四类：1丝氨酸蛋白酶、2天冬氨酸蛋白酶、3半胱氨酸蛋白酶、4金属蛋白酶，这是目前比较流行的分类方法；根据其最适作用pH还可以分为酸性蛋白酶，中性蛋白酶和碱性蛋白酶。 2.1 丝氨酸蛋白酶 丝氨酸蛋白酶广泛存在于各种生物体中，这类酶的活性部位又称活性丝氨酸残基，可被二异丙基氟磷酸（DFP）或者苯甲基磺酰氟（PMSF）抑制，很多丝氨酸蛋白酶也可被PCMB所抑制。该类酶水解时通常分为两步反应，在反应中被切断的氨基酸或肽链片段与酶之间会以共价相连，这一酞基化步骤之后跟随一个去酞基化过程，这一去酞基化过程是一个水的亲核反应，结果是肽链的水解。丝氨酸内肽酶可分为三类:类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶、类弹性蛋白酶，它们分别作用于带正电氨基酸残基、疏水残基、小疏水残基，多数丝氨酸蛋白酶的催化基团是Ser-His-Asp的三联体。丝氨酸蛋白酶它们对底物的特异性较小，具低的分子量（18.5~35KDa）。多数丝氨酸蛋白酶的等电点为4.4~6.2之间。此类酶几乎全是内肽酶，胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等都属此类。其中最知名的碱性丝氨酸蛋白酶是由Bacillus licheniformis产生的枯草杆菌蛋白酶。真菌的碱性丝氨酸蛋白酶被认为参与体内激素原的加工过程。 天冬氨酸蛋白酶的特性是在低pH（3~4）条件下具有最大活性，活性中心含有天冬氨酸残基，广泛存在于真菌中，很少在细菌中存在。这类酶对其他三类酶的抑制剂不敏感。大多数天冬氨酸蛋白酶的分子量在30~45KDa之间，等电点通常在3.4~4.6之间。它们要求切点两旁的氨基酸为芳香族氨基酸残基。多数真菌的天冬氨酸蛋白酶在中性pH条件下不稳定。其催化活性依赖于天冬氨酸残基，晶体学研究表明，天冬氨酸蛋白酶的胃蛋白酶家系都具有两叶的分子结合剂如EDTA，该酶的活性位点位于两叶之间，每一叶都为天冬氨酸蛋白酶提供了维持其活性所必须的一对天冬氨酸残基中的一个，这两叶彼此相互同源，通过基因复制得到。胃蛋白酶家系中大部分酶活性位点的天冬氨酸残基都在一个10Asp-Thr-Gly-Xaa的基序中，该基序同时位于两叶的氨基端和羧端，其中Xaa可以是Ser或Thr，其侧链可通过氢键与Asp相连。 只有少数真菌可产生半胱氨酸蛋白酶。半胱氨酸蛋白酶的催化机制与丝氨酸蛋白酶的极其相似，其中存在的Cys-His-Asn三联体和丝氨酸蛋白酶中的Ser-His-Asp是同源的。这类酶活性部位有一活性半胱氨酸残基，活性可受到氧化剂、烷化剂和重金属的抑制。半胱氨酸、EDTA能够激活酶的活性。多数半胱氨酸蛋白酶的最适作用pH为5~8。木瓜蛋白酶、菠萝酶、无瓜果酶等植物蛋白酶以及某些链球菌蛋白酶均属此类。 金属蛋白酶