纤维素酶概述
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Fig.2 Character of Hydrolysis Reaction
Breaka资料g仅e供参o考,f不当t之h处e，请n联系o改n正。covalent in the cellulose
纤维素的水解过程
Hydrolysis of the individual cellulose it into smaller sugars
Fig.3 Mechanism of cellulolysis
Hydrolysis of disaccharides and tetrasaccharides into glucose
纤维素酶的来源
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
真菌(mainly)：
木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium），如 绿色 木霉菌(Trichoderma viride),康宁木霉菌(Trichoderma koningii),黑曲霉 （Asp.niger），绳状青霉、变幻青霉等.
全球粮食危机
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粮农组 织食品 价格指 数和农 产品价
格指数
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Straws of Crop
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纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主 要组分之一,占植物秸秆干质量的 40%～50%。 纤维素(Cellulose)：是由D-吡喃型葡 萄糖基经β-1,4 糖苷键联结而成的直 链多糖直链状大分子纤维素折迭起来， 形成具有高结晶的基本构成单位，由 这种基本构成单位集中起来构成微小 的结构单位，再由很多的微小单位构 成纤维素。
的条件下，能使不溶性纤维素材料水解成可溶性糖的生物催化
剂的总称。
催化活
纤维素酶的结构 性中心
到两个具有独立活性的结 构域: 具有催化功能的结 构域(Catalytic domain, CD), 具有结合纤维素功能 的结构域(Cellulose binding domain, CBD), 两 者之间由一段高度糖基化 的linker相连。整个分子呈 楔形, 球状核区表示包含 催化位点和底物结合位点 的CD区。少数没有CBD。
分子量：
～ 1.5×106 1.84×106，
相当于11 300个葡萄糖残 基，这些纤维素分子以氢 键构成平行的微晶束，约 60个为1束。
纤维素的弯曲模型:
Hermans(20世纪40年代)提出
Figure 1 Hermans 式纤维素的椅式结构
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纤维素酶的介绍
纤维素酶：指由生物产生的一种多组分的混合蛋白质，在适当
生成葡萄糖 (何明清，1994)。
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Character of Reaction
Hydrolysis of 1,4-beta-D-glycosidic linkages in cellulose, lichenin and cereal beta-D-glucans.
全世界饥饿人口 ：10亿
纤维素乙醇 原料来源广: 作物的秸秆 (1.5×1012T/年 )，大部分以焚烧的形式被处理 掉，造成大量资源的浪费和环境污染。 价格低：50美分/加仑（美国Novozymes公司）
工业用酶的需求增大 酶的产值： 1 ×1010美元/年
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World energy usage width chart
汽油的价格
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1979 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 energy crisis
FLAG POLICY DURING
THE 1973 oil crisis
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
Line at a gas station, June 15, 1979
表1 产纤维素酶菌种的特点
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
纤维素酶的作用机制
Shoemaker、Goeran 和Jinshce
等人相继发现，内切葡萄糖酶、
根据酶的作用方式纤维素酶分为： 纤维二糖水解酶及β-葡萄糖苷酶均
存在2～4 个同功酶，对于这些同
功酶的功能，目前尚还有待进 一步研究和探讨。
纤维素酶的性状
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
白色，溶于水，高温失活：最适温度在45～65 ℃之间，
受二苯乙烯苷、葡萄糖酸- 1 ,5 -内酯等抑制
真菌纤维素酶：以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素；
细菌纤维素酶：形成多酶复合体结构又称纤维小体(Cellulosome) 而起作用。能够更加彻底有效降解天然纤维素。
Fig.1 Model of cellulase enzyme, produced by T. fusca(禾草腥黑粉菌), based on PDB structure 1JS4.
目前被阐明的催化结构域T.reeseiCBHⅡ的催化域结构, 它 是由α/β组成的筒状结构: 由5个α螺旋和7条β链组成, 活性部位由两个延伸至表面的环(loop)以形成一个隧道状 (tunnel)结构, 长度大约2nm,包含4个结合位点, 水解糖苷 键发生在第2和第3结合位点之间。
内容
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
☺ 1 背景 ☺ 2 纤维素及纤维素酶的介绍 ☺ 3 国内外纤维素酶的研究热点
研究背景
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
能源危机
高油价，石油、天然气等化石燃料的枯竭,如石油大 约为1180~1510亿吨，大约在2050年左右枯竭，天然 气储备估计在131800~152900兆立方米。年开采量维 持在 2300兆立方米，将在57~65年内枯竭。 煤的储量约为5600亿吨，可 以供应169年。 粮食紧缺
目前，已发现70种纤维素酶。
纤 维 纤维二糖酶 素 酶
CＸ1酶：内切型酶，它从水合 非结晶纤维素分子内部作用于
β-（1，4)糖苷键，生成纤维 糊精与纤维二糖。
CＸ酶 以上几种酶往往相互协同作用
CＸ2酶：外切酶，它从水合性纤维素 分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背 键，逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄 糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖，
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纤维素的水解过程
Hydrolysis of the individual cellulose it into smaller sugars
Fig.3 Mechanism of cellulolysis
Hydrolysis of disaccharides and tetrasaccharides into glucose
纤维素酶的来源
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真菌(mainly)：
木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium），如 绿色 木霉菌(Trichoderma viride),康宁木霉菌(Trichoderma koningii),黑曲霉 （Asp.niger），绳状青霉、变幻青霉等.
全球粮食危机
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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粮农组 织食品 价格指 数和农 产品价
格指数
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Straws of Crop
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纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主 要组分之一,占植物秸秆干质量的 40%～50%。 纤维素(Cellulose)：是由D-吡喃型葡 萄糖基经β-1,4 糖苷键联结而成的直 链多糖直链状大分子纤维素折迭起来， 形成具有高结晶的基本构成单位，由 这种基本构成单位集中起来构成微小 的结构单位，再由很多的微小单位构 成纤维素。
的条件下，能使不溶性纤维素材料水解成可溶性糖的生物催化
剂的总称。
催化活
纤维素酶的结构 性中心
到两个具有独立活性的结 构域: 具有催化功能的结 构域(Catalytic domain, CD), 具有结合纤维素功能 的结构域(Cellulose binding domain, CBD), 两 者之间由一段高度糖基化 的linker相连。整个分子呈 楔形, 球状核区表示包含 催化位点和底物结合位点 的CD区。少数没有CBD。
分子量：
～ 1.5×106 1.84×106，
相当于11 300个葡萄糖残 基，这些纤维素分子以氢 键构成平行的微晶束，约 60个为1束。
纤维素的弯曲模型:
Hermans(20世纪40年代)提出
Figure 1 Hermans 式纤维素的椅式结构
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
纤维素酶的介绍
纤维素酶：指由生物产生的一种多组分的混合蛋白质，在适当
生成葡萄糖 (何明清，1994)。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
Character of Reaction
Hydrolysis of 1,4-beta-D-glycosidic linkages in cellulose, lichenin and cereal beta-D-glucans.
全世界饥饿人口 ：10亿
纤维素乙醇 原料来源广: 作物的秸秆 (1.5×1012T/年 )，大部分以焚烧的形式被处理 掉，造成大量资源的浪费和环境污染。 价格低：50美分/加仑（美国Novozymes公司）
工业用酶的需求增大 酶的产值： 1 ×1010美元/年
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
World energy usage width chart
汽油的价格
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1979 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。 energy crisis
FLAG POLICY DURING
THE 1973 oil crisis
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
Line at a gas station, June 15, 1979
表1 产纤维素酶菌种的特点
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
纤维素酶的作用机制
Shoemaker、Goeran 和Jinshce
等人相继发现，内切葡萄糖酶、
根据酶的作用方式纤维素酶分为： 纤维二糖水解酶及β-葡萄糖苷酶均
存在2～4 个同功酶，对于这些同
功酶的功能，目前尚还有待进 一步研究和探讨。
纤维素酶的性状
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
白色，溶于水，高温失活：最适温度在45～65 ℃之间，
受二苯乙烯苷、葡萄糖酸- 1 ,5 -内酯等抑制
真菌纤维素酶：以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素；
细菌纤维素酶：形成多酶复合体结构又称纤维小体(Cellulosome) 而起作用。能够更加彻底有效降解天然纤维素。
Fig.1 Model of cellulase enzyme, produced by T. fusca(禾草腥黑粉菌), based on PDB structure 1JS4.
目前被阐明的催化结构域T.reeseiCBHⅡ的催化域结构, 它 是由α/β组成的筒状结构: 由5个α螺旋和7条β链组成, 活性部位由两个延伸至表面的环(loop)以形成一个隧道状 (tunnel)结构, 长度大约2nm,包含4个结合位点, 水解糖苷 键发生在第2和第3结合位点之间。
内容
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
☺ 1 背景 ☺ 2 纤维素及纤维素酶的介绍 ☺ 3 国内外纤维素酶的研究热点
研究背景
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
能源危机
高油价，石油、天然气等化石燃料的枯竭,如石油大 约为1180~1510亿吨，大约在2050年左右枯竭，天然 气储备估计在131800~152900兆立方米。年开采量维 持在 2300兆立方米，将在57~65年内枯竭。 煤的储量约为5600亿吨，可 以供应169年。 粮食紧缺
目前，已发现70种纤维素酶。
纤 维 纤维二糖酶 素 酶
CＸ1酶：内切型酶，它从水合 非结晶纤维素分子内部作用于
β-（1，4)糖苷键，生成纤维 糊精与纤维二糖。
CＸ酶 以上几种酶往往相互协同作用
CＸ2酶：外切酶，它从水合性纤维素 分子的非还原端作用于β-（1，4)糖背 键，逐步切断β-(1,4)糖节键生成葡萄 糖。纤维二糖酶则作用于纤维二糖，