《纤维素酶》PPT课件

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1、纤维素酶概述李昌灵B090201013发酵工程专业，生物工程学院Dec.25,2009内容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

2、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Worldenergyusagewidthchart汽油的价格FLAGPOLICYDURINGTHE1973oilcrisis1979energycrisisLineatagasstation,June15,1979全球粮食危机粮农组织食品价格指数和农产品价格指数StrawsofCrop纤维素的分子结构分子量：1.5×106～1.84×106，相当于1

3、1300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。Figure1Hermans式纤维素的椅式结构纤维素酶的介绍纤维

4、素酶：指由生物产生的一种多组分的混合蛋白质，在适当的条件下，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。纤维素酶的结构Fig.1Modelofcellulaseenzyme,producedbyT.fusca(禾草腥黑粉菌),basedonPDBstructure1JS4.催化活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(Catalyticdomain,CD),具有结合纤维素功能的结构域(Cellulosebindingdomain,CBD),两者之间由一段高度糖基化的linker

5、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。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。纤维素酶的性状真菌纤维素酶：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

6、底有效降解天然纤维素。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-内酯等抑制表1产纤维素酶菌种的特点纤维素酶的作用机制纤维二糖酶C1酶CＸ酶根据酶的作用方式纤维素酶分为：纤维素酶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。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，生成葡萄糖(何明清，1994)。Shoemak

7、er、Goeran和Jinshce等人相继发现，内切葡萄糖酶、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，目前尚未见有明确的阐述，因此酶解机理还有待进一步研究和探讨。目前，已发现70种纤维素酶。以上几种酶往往相互协同作用CharacterofReactionHydrolysisof1,4-beta-D-glycosidiclinkagesincellulose,licheninandcerealbeta-D-glucans.Fig.2CharacterofHydrolysi

8、sReaction纤维素的水解过程Fig.3MechanismofcellulolysisBreakageofthenon-covalentinthecelluloseHydrolysisoftheindividualcelluloseitintosmallersugarsHydrolysisofdisaccharidesandtetrasaccharidesintoglucose纤维素酶的来源真菌(mainly)：木霉属(Trichode