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1、蛋白酶能使肽键断裂吗乔进军 （河北省沙河市第一中学 054100） 2003 年北京市春季高考生物学卷中有如下试题：蛋白质代谢是在多种酶的参与下完成的，使肽键断裂的酶是 ( )A.呼吸酶 B.蛋白酶 C.转氨酶 D.脱氨基酶该题答案选 B，难度并不大，而在做相关练习时，却发现学生回答的正确率不高。虽然少数学生用排除法可以勉强得出正确结论，但仍难以正确理解题中所蕴涵的生物学原理。多数学生认为，能够催化肽键断裂的酶应该只有肽酶，该题的备选答案中没有正确选项。造成这种现象的原因在那里呢？人教版高中生物第一册（必修本）第 16 页指出：“由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽
2、通常呈链状结构，叫做肽链。一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链，肽链通过一定的化学键互相连接在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成非常复杂的空间结构。 ”在蛋白质代谢中，学生已经知道的高等动物消化道内蛋白质的降解过程大致是：先通过蛋白酶的催化作用形成多肽，多肽再经过肽酶的催化作用进一步降解为氨基酸。两个过程对比的结果，就容易使学生产生一种错觉：蛋白酶的作用应该是催化蛋白质中“一定的化学键”的断裂，破坏蛋白质的空间结构，从而将蛋白质转化为多肽链；而肽酶的作用则是催化多肽分子中肽键的断裂，使多肽分子转变为氨基酸。即蛋白质的分解“应该是”蛋白质形成过程的逆过程。教材中没有关于生物体内
3、蛋白质降解方面的内容介绍，而这又是蛋白质代谢中的一个基本问题。因此，在之后的行课过程中，笔者都进行了相应的补充：生物体内的蛋白质在不断地合成的同时，也在不断地分解。动物从体外摄入的食物中的蛋白质，在消化道内由胃、胰和小肠分泌的各种蛋白质水解酶作用下，消化分解为氨基酸，才能被吸收利用；组成自身的蛋白质也不断地被分解成氨基酸而进入新的代谢途径；在植物体内，蛋白质的分解现象也普遍存在。例如当种子萌发时，特别是豆科植物等富含蛋白质的植物种子萌发时，蛋白质发生强烈的分解；胚乳或子叶中贮藏的蛋白质被水解为各种氨基酸，才能被幼苗用于各种组织器官的细胞中蛋白质的合成。蛋白质是在各种酶的作用下发生水解的。分解蛋
4、白质的酶有多种，而且专一性不太明显，在国际生化协会命名委员会 1979 年公布的酶命名和分类法中，将能够作用于肽链的酶归属于第三大类第四亚类（3、4） 。其下又分为两个亚类，即肽酶（peptidase）和蛋白酶（proteinase） 。肽酶作用于肽键的羧基末端（羧肽酶）或氨基末端（氨肽酶） ，每次分解出一个氨基酸或一个二肽。蛋白酶则作用于肽键的内部，生成长度较短的、含氨基酸分子数较少的多肽链。在生物体内，蛋白质的分解一般是在蛋白酶的作用下分解为许多小的多肽片段，暴露出许多末端，然后在肽酶作用下进一步分解为氨基酸。（1）肽酶 肽酶又称肽链端解酶，它们只作用于多肽链的末端，将氨基酸一个一个地或两
5、个两个地从多肽链上分解出来。该酶又可分为六类，其编号、名称和作用特点如表1。表 1 肽酶的种类编号 名称 作用特点3、4、11 -氨酰肽水解酶类 作用于多肽链的氨基末端(N末端)，生成氨基酸。3、4、13 二肽水解酶类 水解二肽，生成氨基酸。3、4、14 二肽基肽水解酶类 作用于多肽链的氨基末端(N末端)，生成二肽。3、4、15 肽基二肽水解酶类 作用于多肽链的羧基末端(C末端)，生成二肽。3、4、16 丝氨酸羧肽酶类 作用于多肽链的羧基末端生成氨基酸,催化部位含有丝氨酸残基。3、4、17 金属羧肽酶类 作用于多肽链的羧基末端生成氨基酸,其活性要求有二价阳离子。（2）蛋白酶 蛋白酶又称肽链内切
6、酶，作用于肽链内部。蛋白酶按其催化机理又可分为四类，其编号、名称、作用特点及部分实例如表 2。表 2 蛋白酶的种类编号 名称 作用特点 实例3、4、21丝氨酸蛋白酶类在活性中心含组氨酸和丝氨酸。胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶3、4、22硫醇蛋白酶类 在活性中心含半胱氨酸。 木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶3、4、23羧基(酸性)蛋白酶类作最适 pH 在 5 以下。 胃蛋白酶、凝乳酶3、4、24金属蛋白酶类 含有催化活性所必需的金属。枯草杆菌中性蛋白酶、脊椎动物胶原酶由此可见，在蛋白酶分解时，并非先由蛋白酶催化蛋白质中“一定的化学键”的断裂，破坏蛋白质的空间结构，将蛋白质转化为多肽链，而后再由肽酶催化多肽链中肽键的断裂，使多肽转变为氨基酸，而是在各种酶的共同作用下发生水解的。能够作用于肽键的酶包括蛋白酶和肽酶，前者作用于肽链内部的肽键，生成长度较短的多肽链；后者作用于肽链的羧基末端或氨基末端的肽键，将氨基酸一个一个或两个两个地从多肽链上分解出来。因此，蛋白酶和肽酶都是通过催化肽键的断裂来发挥作用的。主要参考文献1人民教育出版社生物室编著.全日制普通高级中学教科书(必修)生物第一册，162阎隆飞，李明启主编.1985.基础生物化学.北京：农业出版社，297298
