细菌纤维素的生物合成
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(2)结构:
纤维素结构
细菌纤维素和植物纤维素的区别
• 细菌纤维素和植物纤维素在化学组成和结 构上没有明显的区别，是由β-1,4-糖苷键连 接而成的线型高分子化合物。 • 相邻的吡喃葡萄糖的六个碳原子不在一个 平面上， 而是呈稳定的椅式立体结构。细 菌纤维素纤维的直径远小于其它天然和人 工纤维，约为20 ~80nm ，属于天然纳米纤 维材料。
细菌纤维素的生物合成
091060002 钟毅铭
主要内容
一、纤维素和细菌纤维素的摘要 二、纤维素结构 三、细菌纤维素和植物纤维素的区别 四、细菌纤维素特点
五、细菌纤维素生物合成技术
六、细菌纤维素发酵合成方法 Baidu Nhomakorabea、总结
纤维素摘要
（1）什么是纤维素： ①纤维素是由 D—葡萄糖基通过β-1,4-糖苷键连 接起来的线形高分子化合物，其葡萄糖残基约为 2000～2500个。具有白色纤色纤细状固体形态。 ②植物中的纤维素主要以小微纤丝的形式存在， 一般微纤丝由36根β-1,4-葡糖苷链结晶而成，它 是植物细胞壁的主要成分。自然界每年约 有1800 亿吨的纤维素生成 ，是地球上最丰富的生物大分 子和 重要的可再生资源。
细菌纤维素特点
• 细菌纤维素有着植物纤维素所没有的许多特点： ①高结晶度和高化学纯度； ②高抗张强度和弹性模量； ③很强的水结合性； ④极佳的形状维持能力； ⑤较高的生物相容性和适应性； ⑥生物合成时形状和性能的可调控性，可制备成 膜、管、絮 状、球形或颗粒等形状。
细菌纤维素生物合成技术
一、细菌纤维素生物合成可分为: ①聚 合 ②分泌 ③组装 ④结晶 这四个过程是高度耦合的，并和细胞膜上的 特定位点密切相关 。 （2）细菌纤维素合成的直接前体物为尿苷磷酸葡 萄(UDP—GIc) 。UDP—GIc在纤素合成酶的催 化下合成纤维素。
细菌纤维素发酵合成方法
（2）优缺点： • 利用合成或半合成培养基发酵细菌纤维素的国内 外研究结果比较一致， 单一碳源以甘露醇和甘油 发酵效果较好，复合碳源的效果比单一碳源要好。 但这类碳源往往纯度高、价格贵，不适于细菌纤 维素工业化大规模生产。 • 天然培养基目前常用的培养基包括水果类原料、 糖质原料、淀粉类原料和纤维素类原料等几种， 尤其以水果类原料为多。这类原料量大而价廉， 可能是降低细菌纤维素生产成本的有效途径。
⑥cel A编码纤维素合成酶催化亚基的β-1,4-葡糖基
转移酶，该酶催化一个亲核替代反应。
细菌纤维素生物合成技术
(2)在 A.Xylinum(醋杆菌属)细胞中，葡聚糖链 的还原端指向细胞外。葡糖基转移酶催化 域中的酸性氨基酸残基吸引接受分子非还 原端羟基中的氢，所产生接受子的亲核物 质攻击UDP—Glc的异头碳 ，形成新的β1,4-糖苷键。
细菌纤维素生物合成技术
二、细菌中合成的基因： （1）在木醋杆菌Acetobacter AY201中发现一个纤维素 合成酶 ( Acet obacler cellulose syntheses，acs ) 操纵子，称为 TypeⅠ acs操纵子。TypeⅠ有三个基 因，acsAB、acsC和acsD。 ①acsAB基因编码168KDa的多肽是纤维素合酶。 ②acsAB和acsC基因是细胞内生物合成纤维素必需 的。 ③acsD基因涉及到纤维素的结晶化，并决定细胞膜 上微孔 ( 纤维素合成的位点)的线性排列。
细菌纤维素摘要
（2）什么是细菌纤维素： • 细菌纤维素 (Bacterial Cellulose，简称BC) 又称微生物纤维素 (Microbial Cellulose) 。 • 是一种主要由细菌产生的具有生物可降解 的天然纳米结构高分子材料， 近年来成为 国内外生物材料研究的热点之一。
纤维素结构
细菌纤维素生物合成技术
纤维素合成酶的第二个基因 (acsA Ⅱ+Tpye Ⅱ)也在 同一个菌株内被发现 。
④acsAⅡ编码一个与acsAB编码的多肽在长度和
序列上是相似的175KDa的多肽。
⑤当Acetobacter AYe01细胞内 acsAB基因突后，
acsA Ⅱ表达产生纤维素合成酶。acsAB基因与植物 的cel A基因具同源性 。
总结
国内利用微生物合成纤维素这项 技术还不多见，且多以葡萄糖、蔗糖 等作为碳源基质，生产成本较高。我 们期待开发出廉价的原料基质 ( 如淀 粉)来合成细菌纤维素。 我们相信，通过对纤维素生物合 成技术不断的深入研究，人们将全面 揭示纤维素生物合成途径及方法，合 成出多种廉价的新型纤维素，满足人 们对不同性能纤维素的 大量需求。
细菌纤维素发酵合成方法
（1）细菌纤维素的发酵生产主要采用两类培 养基，一类是合成或半合成培养基， 一类 是天然培养基。 ①合成或半合成培养基使用的碳源主要有甘露
醇、果糖、葡萄糖等单糖或者蔗糖和麦芽糖等二 糖以及它们的混合糖。
②天然培养基一般是以工农业生产的剩余 物、 食品加工废弃物以及含糖量较高的果 蔬等农副产品为原料。
纤维素结构
细菌纤维素和植物纤维素的区别
• 细菌纤维素和植物纤维素在化学组成和结 构上没有明显的区别，是由β-1,4-糖苷键连 接而成的线型高分子化合物。 • 相邻的吡喃葡萄糖的六个碳原子不在一个 平面上， 而是呈稳定的椅式立体结构。细 菌纤维素纤维的直径远小于其它天然和人 工纤维，约为20 ~80nm ，属于天然纳米纤 维材料。
细菌纤维素的生物合成
091060002 钟毅铭
主要内容
一、纤维素和细菌纤维素的摘要 二、纤维素结构 三、细菌纤维素和植物纤维素的区别 四、细菌纤维素特点
五、细菌纤维素生物合成技术
六、细菌纤维素发酵合成方法 Baidu Nhomakorabea、总结
纤维素摘要
（1）什么是纤维素： ①纤维素是由 D—葡萄糖基通过β-1,4-糖苷键连 接起来的线形高分子化合物，其葡萄糖残基约为 2000～2500个。具有白色纤色纤细状固体形态。 ②植物中的纤维素主要以小微纤丝的形式存在， 一般微纤丝由36根β-1,4-葡糖苷链结晶而成，它 是植物细胞壁的主要成分。自然界每年约 有1800 亿吨的纤维素生成 ，是地球上最丰富的生物大分 子和 重要的可再生资源。
细菌纤维素特点
• 细菌纤维素有着植物纤维素所没有的许多特点： ①高结晶度和高化学纯度； ②高抗张强度和弹性模量； ③很强的水结合性； ④极佳的形状维持能力； ⑤较高的生物相容性和适应性； ⑥生物合成时形状和性能的可调控性，可制备成 膜、管、絮 状、球形或颗粒等形状。
细菌纤维素生物合成技术
一、细菌纤维素生物合成可分为: ①聚 合 ②分泌 ③组装 ④结晶 这四个过程是高度耦合的，并和细胞膜上的 特定位点密切相关 。 （2）细菌纤维素合成的直接前体物为尿苷磷酸葡 萄(UDP—GIc) 。UDP—GIc在纤素合成酶的催 化下合成纤维素。
细菌纤维素发酵合成方法
（2）优缺点： • 利用合成或半合成培养基发酵细菌纤维素的国内 外研究结果比较一致， 单一碳源以甘露醇和甘油 发酵效果较好，复合碳源的效果比单一碳源要好。 但这类碳源往往纯度高、价格贵，不适于细菌纤 维素工业化大规模生产。 • 天然培养基目前常用的培养基包括水果类原料、 糖质原料、淀粉类原料和纤维素类原料等几种， 尤其以水果类原料为多。这类原料量大而价廉， 可能是降低细菌纤维素生产成本的有效途径。
⑥cel A编码纤维素合成酶催化亚基的β-1,4-葡糖基
转移酶，该酶催化一个亲核替代反应。
细菌纤维素生物合成技术
(2)在 A.Xylinum(醋杆菌属)细胞中，葡聚糖链 的还原端指向细胞外。葡糖基转移酶催化 域中的酸性氨基酸残基吸引接受分子非还 原端羟基中的氢，所产生接受子的亲核物 质攻击UDP—Glc的异头碳 ，形成新的β1,4-糖苷键。
细菌纤维素生物合成技术
二、细菌中合成的基因： （1）在木醋杆菌Acetobacter AY201中发现一个纤维素 合成酶 ( Acet obacler cellulose syntheses，acs ) 操纵子，称为 TypeⅠ acs操纵子。TypeⅠ有三个基 因，acsAB、acsC和acsD。 ①acsAB基因编码168KDa的多肽是纤维素合酶。 ②acsAB和acsC基因是细胞内生物合成纤维素必需 的。 ③acsD基因涉及到纤维素的结晶化，并决定细胞膜 上微孔 ( 纤维素合成的位点)的线性排列。
细菌纤维素摘要
（2）什么是细菌纤维素： • 细菌纤维素 (Bacterial Cellulose，简称BC) 又称微生物纤维素 (Microbial Cellulose) 。 • 是一种主要由细菌产生的具有生物可降解 的天然纳米结构高分子材料， 近年来成为 国内外生物材料研究的热点之一。
纤维素结构
细菌纤维素生物合成技术
纤维素合成酶的第二个基因 (acsA Ⅱ+Tpye Ⅱ)也在 同一个菌株内被发现 。
④acsAⅡ编码一个与acsAB编码的多肽在长度和
序列上是相似的175KDa的多肽。
⑤当Acetobacter AYe01细胞内 acsAB基因突后，
acsA Ⅱ表达产生纤维素合成酶。acsAB基因与植物 的cel A基因具同源性 。
总结
国内利用微生物合成纤维素这项 技术还不多见，且多以葡萄糖、蔗糖 等作为碳源基质，生产成本较高。我 们期待开发出廉价的原料基质 ( 如淀 粉)来合成细菌纤维素。 我们相信，通过对纤维素生物合 成技术不断的深入研究，人们将全面 揭示纤维素生物合成途径及方法，合 成出多种廉价的新型纤维素，满足人 们对不同性能纤维素的 大量需求。
细菌纤维素发酵合成方法
（1）细菌纤维素的发酵生产主要采用两类培 养基，一类是合成或半合成培养基， 一类 是天然培养基。 ①合成或半合成培养基使用的碳源主要有甘露
醇、果糖、葡萄糖等单糖或者蔗糖和麦芽糖等二 糖以及它们的混合糖。
②天然培养基一般是以工农业生产的剩余 物、 食品加工废弃物以及含糖量较高的果 蔬等农副产品为原料。