Den mest studerade gruppen proteolytiska enzymer är serinproteaserna. Som framgår av namnet har varje medlem av denna grupp en reaktiv serylaminosyrarest i sin aktiva plats.

Serinproteaserna är indelade i två familjer: trypsinerna och subtilisinerna.

Trypsinfamiljen är den största och innehåller bland annat trypsin och chymotrypsin, elastas, mastcells-tryptas och många av de faktorer som reglerar blodkoagulation och fibrinolys.

Enzymerna av trypsintyp har ett mycket likartat aminosyrainnehåll. De finns hos ryggradsdjur och andra djur samt hos svampar och prokaryota celler. Subtilisinerna finns däremot endast i bakterier. Medlemmar av trypsinfamiljen klassificeras enligt den typ av aminosyra som förekommer på den föredragna klyvningsstället.

Elastas och chymotrypsin klyver efter hydrofoba och aromatiska aminosyror, medan andra trypsinliknande proteaser endast klyver på den C-terminala sidan av de basiska aminosyrorna arginin eller lysin. Aminosyrasekvensen och därmed även den tredimensionella strukturen skiljer sig fullständigt mellan trypsinerna och subtilisinerna. De katalytiskt aktiva domänerna hos trypsin och subtilisin har därför med största sannolikhet utvecklats oberoende av varandra och konvergerat från två olika gener.

Men eftersom de tre aminosyrorna av funktionell betydelse vid de aktiva platserna, serin (Ser), asparaginsyra (Asp) och histidin (His), är ordnade i samma geometriska förhållande hos alla medlemmar av de två familjerna är de proteolytiska mekanismerna mycket lika.

Detta faktum kan leda till förslaget att arrangemanget av de tre katalytiskt aktiva aminosyrorna vid den aktiva platsen är mycket effektivt för hydrolys av peptidbindningar. Serinproteaser från däggdjur syntetiseras vanligtvis som inaktiva proenzymer, zymogener, som består av en enda peptidkedja. Aktivering sker när zymogenen klyvs på en eller flera specifika platser. Oftast sker denna klyvning genom att ett annat proteas agerar. De flesta serinproteaser innehåller två funktionellt skilda delar.

Den region där de katalytiskt aktiva aminosyrorna finns är mycket likartad i trypsin och chymotrypsin samt i de serinproteaser som deltar i blodkoagulationen. Den andra regionen är belägen i enzymets yttre delar. Denna region är av betydande storlek i de serinproteaser som reglerar blodkoagulation och fibrinolys och fyra huvudtyper av strukturer kan urskiljas: Kringle-domäner, tillväxtfaktordomäner, vitamin K-beroende karboxylerade kalciumbindande domäner och domäner som är homologa med fibronectins fingerstruktur.

Alla fyra domäntyper finns inte i alla grupper av serinproteaser.

I den levande organismen produceras proteolytiska enzymer (proteaser) för att bryta ned och modifiera proteiner. En huvuduppgift för proteolytiska enzymer är att bryta ner proteiner till peptider eller aminosyror för att användas antingen som energikälla eller som byggstenar för resyntes av proteiner. Vidare modifierar proteolytiska enzymer cellmiljöer och underlättar cellmigration i samband med sårläkning och cancer, ägglossning och inplantering av det befruktade ägget, embryonal morfogenes och involution av mjölkkörtlar efter amning.

En annan viktig funktion för proteaserna är deras roll som reglerare i processer som inflammation, infektion och blodkoagulering. De flesta proteolytiska enzymer är mycket specifika för sina substrat. Klassificeringen av proteaser baseras dock inte på deras val av substrat utan på deras verkningsmekanism.

Fyra olika grupper av proteolytiska enzymer, namngivna efter den aminosyrarest på den aktiva platsen som ansvarar för den katalytiska aktiviteten, särskiljs i allmänhet: de aspartiska proteaserna (e.t.ex. pepsin), cysteinproteaserna (t.ex. kathepsin B och kathepsin H), serinproteaserna (t.ex. trypsin, trombin och plasmin) och metallproteaserna (t.ex. kollagenaser och gelatinaser). Även om medlemmarna i varje grupp av proteolytiska enzymer kan ha mycket olika biologiska funktioner, visar aminosyraanalysen ofta en hög grad av strukturell likhet mellan dem. Detaljerad kunskap om strukturen och verkningsmekanismen hos ett enzym kan i många fall avslöja en förståelse för strukturen och funktionerna hos andra enzymer inom samma grupp.