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纤维素酶分子生物学研究及应用进展 　　【摘要】 纤维素酶是一种重要的代谢产品，在分子生物学中占据着重要地位，在我国酒精、纺织、饲料以及食品业中有着不可替代的位置，因此，要重视对纤维素酶的分子生物学研究及应用进展的研究，从而极大化的发挥纤维素酶的作用，促进我国经济发展。 　　【关键词】 纤维素酶；生物学研究；生物学应用进展 　　doi：10.3969/j.issn.1004—7484（x）.2012.10.659 文章编号：1004—7484（2012）—10—4174—02 　　纤维素酶由多种水解酶组成，既能在大自然中合成，也是我国四大工业酶种工业合成的重要组成部分，它是一种可再生的、可持续发展的酶，它的主要作用就是催化纤维素转化成葡萄糖，纤维素酶普遍存在于大自然中，很多真菌能够分泌，纤维素酶多年来也广泛的应用于我国的食品工业、制酒工业以及纺织工业中，对我国发展具有极大的促进作用。近年来，随着生物工程的发展，对于纤维素酶分离纯化、克隆以及其结构的研究已经成为人们研究的热点以及要解决的难点问题。本文主要分析了纤维素酶组分、基因结构、克隆及表达、作用机理、纤维素酶生活中应用以及进展研究。 　　1 纤维素酶组分 　　窦全林1等对于不同真菌产生的纤维素酶性质以及种类做了研究，狭义上一般分成纤维二糖水解酶、内切葡聚糖酶以及β葡糖苷酶，内切葡聚糖酶是最初破坏纤维素链并且起作用的酶，纤维二糖水解酶经内切葡聚糖酶激活之后的酶，β葡糖苷酶可以分解纤维二糖，使之成为葡萄糖。通过三种酶的共同作用，能够成功时的纤维素分解，变成葡萄糖，三者称为完全纤维素酶系。 　　2 纤维素酶基因结构 　　真菌编码纤维素酶的基因主要在染色体上面，并且随机分布，形成基因簇，各具备自己的转录以及调节相应的单位，转录单位叫做转录终止子，但是目前纤维素酶基因结构上的主要启动因子还不是很明了，值得进行进一步研究。 　　3 纤维素酶克隆及表达 　　陈小坚等对纤维素酶克隆及表达进行了研究，纤维素酶克隆及表达主要包括获得高产菌株以及基因、选择宿主、构建表达载体、进行转化等四大阶段。首先是获得高产菌株以及基因，对微生物进行筛选，选出高产菌株，实施诱变措施进行诱变，然后是获得基因，如果已知基因序列的情况下，可以从基因组中调出，未知的情况下，可以从自然界中进行微生物分离以及培养，选择基因进行克隆。其次，真菌是比较好的表达宿主，可以达到分泌蛋白量，进行乙酰化以及糖基化，获得纤维素酶的正确表达，获得很高的蛋白产量。再者是构建表达载体，对筛选方式、转化以及表达的方式以及载体进行构建，争取能够启动强启动子，实现基因转录，提高启动子效率，表达目标蛋白，提高目标蛋白产量。最后是进行转化，主要的转化方式有氯化锂、原生质以及农杆菌等转化方式，有效提高转化率。 　　4 纤维素酶作用机理 　　陈燕勤2等对纤维素酶作用机理进行了探讨，在1954年，GiIIigan等学者提出了纤维素酶能够有效的促进纤维素酶的分解的观点，并且复合分解的效果大于单独分解的效果。此后年间，更过的学者对于这种作用进行了证明，证明方法包括电子显微镜以及多种菌种的纤维素酶的应用。随后，Faterstam等发现，纤维二糖水解酶的分解作用是一般的单组酶的两倍之多，并且分解的时候，与内切葡聚糖酶具有协同的作用，随后更多的学者证明了这种理论，目前，专家以及学者们对于这种协同作用理论也大多呈认可或者不反对状态，具体还要做进一步研究。 　　5 纤维素酶生活中应用 　　李燕红3等已经对目前纤维素酶生活中应用做了一个比较系统的研究，从1995到2005年，2005年工业上酶使用已经为1995年的三倍，主要来源为美国以及日本，这两个国家是纤维素酶应用的两大巨头，目前纤维素酶以及被广泛的应用于我国的制酒、纺织、饲料以及食品业中，并且对于我国工业起到了极大的推动作用，首先在食品工业中，一方面，主要是进行橄榄油以及果蔬汁的榨取，去除掉果汁以及蔬菜汁的沉淀物，促进谷物水分吸收，去除豆子中的豆衣，实现谷物蛋白以及淀粉的成功分离等。另一方面，纤维素酶可以用于提取纤维寡糖等可溶性糖，脱离细胞壁，取出有用的蛋白等。 　　其次在制酒工业中，主要有力于葡萄酒以及啤酒的制造，利用纤维素酶，能够促进水解制酒过程中葡萄汁以及大麦汁，有效的分解沉淀物，提高过滤的效率，增加酒香，提高酿酒的效率，促进酿酒业的发展。 　　再者是在纺织行业中，纺织行业纤维素酶的应用仍然属于比较新兴的应用，主要用于抛光以及打磨两个阶段，日常应用范围也比较广，主要是能够有效的取出衣物表面存在的碎纤维，方便家庭日常的洗涤工作，通过抛光以及打磨两个阶段，提高衣物光泽。 　　最后是饲料行业。这个行业我我国农业的基础，是保证满足16亿人口大国温饱的关键环节，而纤维素酶又是其中的重点问题，纤维素