生物体内纤维素降解的代谢途径研究

生物体内纤维素降解的代谢途径研究

纤维素是植物细胞壁的基本成分，占据了全球植物生物质的绝大部分。然而，

由于纤维素结构的复杂性和难以降解性，使得纤维素资源的开发利用一直备受关注。目前，有两种基本的纤维素降解途径在生物体内发现，分别是外源型降解和内源型降解。

外源型降解

外源型降解是微生物（包括细菌、真菌和原生生物）使用外生纤维素降解酶（cellulase）水解纤维素的过程，产生的小分子糖类经过若干次代谢反应后供能物质。外源型降解酶由微生物分泌到环境中，进行与细胞自身代谢相分离的纤维素降解反应。绝大多数外源型降解酶分泌在细胞外，部分外源型降解酶可以与细胞壁上结合，或者与特定的微生物细胞表面蛋白结合，以形成一些主要糖的劣质纤维素底物和过渡复合物，从而促进酶的作用。

目前，对外源型纤维素酶的研究已经较为深入，研究人员发现，外源型纤维素

酶主要分为神经元细胞酶（endo-cellulase）、低聚糖酶（oligo-cellulase）和β-葡聚

糖酶（β-glucosidase）等三类。这些酶的机制不同，有的只能水解纤维素的部分结构，而有些具有比较全面的水解能力。部分酶的生物利用度及产生能力比较低，因此需要进行相应的改良或调控。

内源型降解

一些动物获得降解纤维素能力是自主进化的，通常与其生活习性和找寻食物有关。内源型降解是由部分微生物和一些昆虫等特殊生物通过了解纤维素物质的分子结构，在食物的消化过程中进行自主代谢，利用出纤维素的不同酶解产物为能量、碳源等，并将其代谢产物利用为自身生命活动的能量来源。

内源型降解包括直肠道降解和前肠道降解。前肠道降解主要发生在昆虫中，通

过前肠道中的有机物酶、特殊化学反应而产生动物自身能够代谢的有机物质，为其

生存提供能量与营养。直肠道降解是由速龙类牛、 termites等动物通过菌群相互关系进行降解的一个复杂的过程，主要耗费于细菌的生长、繁殖和代谢，以及细胞壁的摩擦和磨损等环节。

总结

面对纤维素的构造与性质，制定负责任的生物技术，促进研究与实践，应将其两个途径相融合，使之优化各自的潜力与活力，进而发挥出更大的贡献。

对于纤维素的生物代谢学研究，值得重视，并在其基础上进一步深入探索。通过深入研究纤维素降解的生理学、生物化学和生物工程等领域的基本问题，扩展科学认识的同时，不断加强工程研究、技术创新和产业化应用。我们相信，在加强基础理论研究、优化技术体系建设的基础上，纤维素资源的有效利用必将取得可喜的成效。