纖維素占植物于重的35～5O，是地球上分布最廣、含量最豐富的碳水化合物。它是自然界中數(shù)量最大的可再生性物質(zhì)，它的降解是自然界碳素循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。纖維素的利用與轉(zhuǎn)化對于解決世界能源危機(jī)、糧食短缺、環(huán)境污染等問題具有十分重要的意義。自從1906年在蝸牛消化道發(fā)現(xiàn)纖維素酶以來，纖維素的微生物降解問題就得到了國內(nèi)外學(xué)者的很大關(guān)注]。纖維素被徹底分解而又無污染的一條有效途徑，就是利用纖維素酶的水解作用。
纖維素酶是一種復(fù)合酶，主要由葡聚糖內(nèi)切酶、葡聚糖外切酶和B-葡萄糖苷酶等組成，還有很高的木聚糖酶活力。由于纖維素酶在飼料、酒精、紡織和食品等領(lǐng)域有巨大的市場潛力，因此已被國內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士看好。它將是繼糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工業(yè)酶種，在中國甚至完全有可能成為第一大酶種，故纖維素酶是酶制劑工業(yè)中的一個新的增長點(diǎn)。它的生產(chǎn)對人類生存環(huán)境的改善和可持續(xù)發(fā)展有著舉足輕重的影響。
1纖維素酶的性質(zhì)
纖維素酶廣泛存在于自然界的生物體中，細(xì)菌、真菌、動物體內(nèi)都能產(chǎn)生纖維素酶。一般用于生產(chǎn)的纖維素酶來自于真菌，比較典型的有木霉屬(Trichoderma)、曲霉屬(Aspergillus)和青霉屬(Penieillium)。
1．1纖維素酶的組成與分類
纖維素酶(cellulase)是指能水解纖維素B一1，4葡萄糖苷鍵，使纖維素變成纖維二糖和葡萄糖的一組酶的總稱，它不是單一酶，而是起協(xié)同作用的多組分酶系，即葡聚糖內(nèi)切酶(EC3．2．1．4，也稱CX酶)、葡聚糖外切酶(EC3．2．1．91，也稱C1酶)、B-葡萄糖苷酶(EC3．2．1．21，也稱纖維二糖酶)三個主要成分組成的誘導(dǎo)型復(fù)合酶系。
CX酶能在纖維素酶分子內(nèi)部任意斷裂B—1，4糖苷鍵。C1酶能從纖維分子的非還原端依次裂解p一1，4糖苷鍵釋放出纖維二糖分子。葡萄糖苷酶能將纖維二糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。C1酶和CX酶主要溶解纖維素，纖維二糖酶主要將纖維二糖、纖維三糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，當(dāng)三個主要成分的活性比例適當(dāng)時，就能協(xié)同作用完成對纖維素的降解。其酶催化效率高，比單一酶高106～107倍。
1．2纖維素酶的理化特性
不同來源的纖維索酶的理化特性都不盡相同。內(nèi)切型酶的分子量介于23～146kDa之間，如真菌的異構(gòu)酶EGI和EGIII，EG1分子量約為54kDa，EGII1分子量約為49．8kDa。但也有例外，纖維粘EG有兩種菌的內(nèi)切酶分子量只有6．3kDa。外切型酶的分子量介于38～118kDa之間，如木霉的CBH有兩種異構(gòu)酶CB—HI和CBHII，CBH1分子量約為66kDa，CBHII
約為53kDa。
通過對纖維素酶一級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶分子普遍具有類似的結(jié)構(gòu)，由球狀的催化結(jié)構(gòu)域(catalyticdomains，CD)、連接橋(1inker)和纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(cellulose-bindingdomains，CBD)三部分組成。外切酶的活性位點(diǎn)位于一個長環(huán)狀通道中，它只能從纖維素鏈的非還原性末端切下纖維二糖。
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