木质纤维素的生物分解及其转化技术.ppt

（二）真菌纤维素酶的特性Wood等在1972年分离鉴定了C1酶，认为C1酶是一种水解酶，它不易作用于羧甲基纤维素，而能作用于结晶纤维素、磷酸膨胀纤维素等，主要产物是纤维二糖，并证明C1酶是一种β-葡聚糖-纤维二糖水解酶。第30页，共59页，星期日，2025年，2月5日Tilbeurgh在1986年用木瓜蛋白酶有限酶切CBHI酶，得到具有两个独立活性的片段：一个是只能水解可溶性纤维素、微弱吸附但不能够水解不溶性纤维素的催化域（CD）；另一个是纤维素结合（吸附）区。第31页，共59页，星期日，2025年，2月5日第32页，共59页，星期日，2025年，2月5日1990年Sinnott发现纤维素酶具有与溶菌酶形似的作用机制。纤维素酶的组分中存在多种同工酶。第33页，共59页，星期日，2025年，2月5日第34页，共59页，星期日，2025年，2月5日（三）纤维素的酶降解原理1、纤维素酶的协同作用机制天然纤维素水解成葡萄糖的过程中，必须依靠3中纤维素酶的协同作用才能完成。协同作用是指微生物降解纤维是内切酶、外切酶和葡萄糖苷酶之间和内部的密切配合，进行纤维素的分解。第35页，共59页，星期日，2025年，2月5日第36页，共59页，星期日，2025年，2月5日在内切酶与外切酶作用于纤维素的次序方面一直存在争议：一种观点认为EG先从纤维素分子内部随机分解纤维素分子的β-1,4-糖苷键，产生非还原性末端后，CBH结合上去，从非还原性端水解产生纤维二糖，纤维二糖再被CB降解成葡萄糖。另一种观点认为首先是由外切型葡聚糖酶水解水溶性纤维素，生成可溶性的纤维糊精和纤维二糖，然后由内切型葡聚糖作用于纤维糊精，生产纤维二糖，再由CB组分将纤维二糖分解成2个葡萄糖。第37页，共59页，星期日，2025年，2月5日第38页，共59页，星期日，2025年，2月5日Moloney还认为纤维素酶的协同作用一般与酶解低温的结晶度成正比，并且不同菌源的内切酶和外切酶之间也具有协同性。纤维素酶降解纤维素的最初阶段有纤维素脱纤化和分散化的现象，这种作用是沿着纤维素的经度轴方向分层形成更薄细的亚纤维引起的。第39页，共59页，星期日，2025年，2月5日2、纤维素酶水解的产物抑制纤维分解菌类只有生长在纤维性基质上时才能大量合成纤维素酶。槐糖、龙胆二糖、山梨糖等二糖，是纤维素酶合成的诱导物。纤维二糖在较低浓度可诱导外切纤维素酶的合成，在较高的浓度下对纤维素酶的合成产生阻遏作用。葡萄糖对纤维素酶的合成具阻遏作用。第40页，共59页，星期日，2025年，2月5日3、纤维素酶的氧化降解纤维素酶解的限速步骤是结晶纤维素分子难以进入纤维素酶的活性位点，纤维素结晶区结构的破坏是天然纤维素降解的关键。降解基质是在研究褐腐菌降解木材时发现的。第41页，共59页，星期日，2025年，2月5日4、纤维二糖脱氢酶途径Eriksson发现纤维素的生物降解有氧化酶的参与，随后纤维二糖脱氢酶在白腐菌、褐腐菌、软腐菌中都有发现。CDH可以氧化纤维二糖形成纤维二糖内酯，解除纤维二糖对纤维素酶的反馈抑制。第42页，共59页，星期日，2025年，2月5日第1页，共59页，星期日，2025年，2月5日第一节概述木质纤维素是地球陆地生态系统中最为丰富的可再生资源，被视为非常有前景的生物质资源。第2页，共59页，星期日，2025年，2月5日一、木质纤维素结构特点第3页，共59页，星期日，2025年，2月5日1、纤维素纤维素是由D-葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键相连而成的线性聚合物。目前普遍被人们接受的纤维素超分子结构理论是二相体系理论，即纤维素是由结晶区与非结晶区交错连接形成的二相体系，其中还存在相当多的空隙。纤维素具有多形性，具体表现在纤维素的大小、形状、结晶度及在微纤丝中晶体结构和非晶体的比例。第4页，共59页，星期日，2025年，2月5日2、半纤维素第5页，共59页，星期日，2025年，2月5日3、木质素第6页，共59页，星期日，2025年，2月5日二、木质纤维素资源的生物转化目前木质纤维素资源的生物转化技术领域的研究主要集中在3个方面：具有纤维素分解能力的微生物资源的开发及利用；具有纤维素分解活性的酶的资源开发及利用研究；具有快速分解天然木质纤维素材料活性的纤维素分解菌复合系相关特性研究及应用。第7页，共59页，星期日，2025年，2月5日第二节分解木质纤维素的微生物一、木质纤维素分解菌株的特点木质纤维素分解菌株是指具有木质纤维素分解能力的菌株，其种类繁多，覆盖细菌、真菌众多种属。第8页，共59页，星期日，2025年，2月5日（一）木质纤维素分解细菌