纖維素酶分子的大小因來源不同而不盡相同，三大類酶分子量一般在23Kda～146Kda之間。多數(shù)真菌和少數(shù)細(xì)菌的纖維素酶都受糖基化，糖基與蛋白之間以共價鍵結(jié)合，或呈可解離的絡(luò)合狀態(tài)。糖基化作用在一定程度上保護(hù)酶免受蛋白酶的水解，而纖維素酶正是由于糖基化，使其所含碳水化合物的比率在不同酶之間發(fā)生差異，導(dǎo)致酶的多形式和分子量的差別。通過比較分析，人們發(fā)現(xiàn)許多不同纖維素酶間表現(xiàn)出一定的同源性，且纖維素酶分子普遍具有類似的結(jié)構(gòu)。由球狀的催化結(jié)構(gòu)域(CD)、連接橋和纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(CBD)三部分組成。
1、連接橋，可能是保持CD和CBD之間的距離，也可能有助于不同酶分子間形成較為穩(wěn)定的聚集體；
2、纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域，它對酶的催化活力是非必需的，但它執(zhí)行調(diào)節(jié)酶對可溶性和非可溶性底物專一性活力的作用，其結(jié)合纖維素的作用機理目前尚不十分清楚；
3、催化結(jié)構(gòu)域，它體現(xiàn)酶的催化活性及對特定水溶性底物的特異性。盡管不同來源纖維素酶的分子量大小差別很大，但它們催化區(qū)的大小卻基本一致。
研究表明，EG和CBH能引起纖維素的分散和脫纖化。纖維素酶通過打亂纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使其變形，深入纖維素分子界面之間，從而使纖維素孔壁、腔壁和微型隙壁的壓力增大，水分子的介入又使纖維素分子之間的氫鍵被破壞，產(chǎn)生部分可溶性的微結(jié)晶，利于進(jìn)一步被降解。
（1）對纖維素分子的吸附作用：纖維素酶對纖維素的降解，一般首先吸附到纖維素上，但并不是吸附的越好催化效果約好。纖維素酶的吸附不僅與酶本身性質(zhì)有關(guān)，也與底物的特性密切相關(guān)。其吸附能力大小與酶的含糖量和疏水性均有關(guān)聯(lián)。此外，纖維素酶的吸附機理并未弄清，仍需做進(jìn)一步研究。
（2）單一纖維素酶的作用機制：纖維素酶的斷鍵機理遵循雙置換機制。即作用部分的兩個色氨酸參與基質(zhì)結(jié)合，而處在將被裂解的鍵及相鄰一個非離子化的甘氨酸和一個離子化的谷氨酸殘基參與催化作用。這些殘基被非極性化的側(cè)鏈圍繞，以促進(jìn)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，打斷N一乙酰粘質(zhì)酸一N一乙酰氨基葡萄糖酸。谷氨酸位于細(xì)菌和真菌CBH、EG和葡萄糖苷酶的催化位點已被人們證實，也有的纖維素酶中天門冬氨酸、組氨酸和精氨酸位于催化位點參與催化反應(yīng)。（3）纖維素酶的協(xié)同降解機制三大類纖維素酶的作用存在協(xié)同作用。通常情況下，外切酶作用于不溶性纖維表面，使形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的纖維素長分子鏈開裂，長鏈分子末端部分發(fā)生游離，從而使纖維素易于水化；內(nèi)切酶則作用于經(jīng)外切酶活化的纖維素的13—1、4糖苷鍵，產(chǎn)生纖維二糖、三糖等短鏈低聚糖，13一葡聚糖苷酶再將纖維二糖、三糖等分解成葡萄糖。必須指出，該協(xié)同降解機制中各酶的作用不是的，而且功能也不是簡單固定的。
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