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纤维素酶简介_百度文库
添加时间:2025-05-31

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  目前的研明,EG 酶实际上至少包括 EGⅠ、EGⅡ、EGⅢ和 EGⅤ四种, CBH 至少包括 CBHⅠ和 CBHⅡ两种。

  另外一种理论认为:纤维素酶是由葡聚糖内切酶(Cx 酶)、葡聚糖外切酶 (C1 酶)、β -葡萄糖苷酶三个主要成分所组成的诱导型复合酶系。其中 C1 酶起 水化作用,它作用于不溶性的固体表面,使形成结晶结构的纤维素链开裂,长 链分子的末端部分游离,从而使纤维素链易于水化。Cx 酶随机水解非结晶纤维 素、可溶性纤维素衍生物和葡萄糖的 β -1,4-寡聚物,葡萄糖苷酶将纤维二糖 和纤维三糖水解成葡萄糖。该假说的基本降解模式如下:

  纤维素酶分子是由球状的催化结构域(CD)通过一个富含脯氨酸或羟基氨基 酸的连接桥(Linker)和纤维素结合结构域(CBD)三部分组成。连接桥的作用可能 是保持 CD 和 CBD 之间的距离。纤维素结合结构域执行着调节酶对可溶和非可溶 性底物专一性活力的作用,对酶的催化活力是非常必需的。催化作用域的三维 结构极其复杂,对酶的催化活力起决定作用。[1,4]

  纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物,绝大多数由绿色植物 通过光合作用合成。微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要 环节。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。目前,纤维素酶 产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业,尤其是在纺织行业的 应用范围目前正在不断扩大。

  纤维素酶的研究最早是 1906 年 Seilliere 在蜗牛的消化液中发现了分解纤 维素的纤维素酶。纤维素酶是能水解纤维素 β -1,4-葡萄糖苷键,使纤维素变 成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称,它不是单一酶,而是起协同作用的多组 分酶系。

  纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和 真菌等都能产生纤维素酶。主要的有:康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青 霉、芽孢杆菌等。丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水 解纤维素底物,而嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。

  结晶纤维素-C1→无定形纤维素-Cx→纤维二糖-β -葡萄糖苷酶→葡萄糖

  此外,Coughlan 认为结晶纤维素的降解是一个多步骤过程,并认为原初反 应即无序反映(Amorphogenesis)使纤维素的结晶状态发生改变,便于随后的纤 维素水解。还有学者认为纤维素的降解中存在短纤维形成现象,他们认为天然 纤维素首先在一种非水解性质的解链因子或解氢键酶作用下,使纤维素链内或 链间的氢键打开,从而形成短纤维。[1,2,3,4]

  目前,一种理论认为:纤维素酶水解纤维素是 β -1,4-内切葡聚糖(纤维 二糖水解)酶(EG,Endo-β -Glucanase),β -1,4-外切葡聚糖(纤维二糖水解) 酶(CBH,Cellobiohydrolase)和 β -葡萄糖苷酶(BG,β -Glucosidase)协同作 用下进行的。首先,EG 酶随机水解切断无定型区的纤维素分子链,使结晶纤维 素出现更多的纤维素分子基端,为 CBH 酶水解纤维素创造条件,CBH 酶的水解 产物纤维二糖则由 BG 酶水解成葡萄糖,因而纤维素酶水解纤维素的过程可以简 单表示为:EG→CBH→BG。