纤酶素酶的性质及作用方式

2.纤酶素酶的性质及作用方式

关于纤维素酶结构的研究很少。葡萄穗霉的纤维素酶由14种氨基酸组成［25］。Whitaker等在漆斑霉中得到的纤维素酶物理特性如下：扩散系数为（5.6±0.1）×10-7；沉降系数为（3.7±0.05）×10-3内黏度为0.087±0.001；相对分子质量49 000［26］。流体力学性质测定，证明酶蛋白是扁平的，轴比5～10，推测酶分子呈雪茄烟状，长约200 Å，宽约33 Å。如果它以同样方向附着在伸长的纤维素分子上，则可盖着约20个纤维二糖分子。C-端是甘氨酸，测不到N-端氨基酸。Eriksson等研究点青霉电泳均一的β-内切葡聚糖酶［27］，相对分子质量为78 000，氨基酸组成已确定，此酶由一条肽链组成，肽链内部靠二个半胱氨酸残基连结，形成一个硫桥，它可被汞离子强烈抑制，加半胱氨酸可恢复活性，说明残基与活性有关。它不被外肽酶分解，表明其结构年固。但可用内肽酶使之失活。Ikeda等从黑曲中得到纯化的酸性纤维素酶，最适pH 2.3～2.5，沉降系数3.27S，相对分子质量46 000，在水中和8 mol/L尿素溶液中a-螺旋含量11%，酶分子含氮14.37%，由378个氨基酸组成，每个蛋白分子含12个葡萄糖胺残基和10个阿拉伯糖残基，N-端的氨基酸残基是封闭的［28］。纤维素酶大多为糖蛋白，二个极端的例子是，绿色木霉C1酶含糖高达50%，而绳状青霉的C1酶无糖。糖与蛋白可共价结合，或呈可解离的络合物，并导致了纤维素酶的多样［29］，但是否是同功酶，看法尚不一致。一般C1酶相对分子质量在50 000左右，Cx酶相对分子质量变动较大，从10 000多至70 000多，平均的也50 000左右。

纤维素酶的作用条件因菌种和作用的底物而不同。真菌纤维素酶的作用pH的酸性，一般在4～5之间。康氏木霉分解CMC最适pH为4.5，分解纤维为pH 5.0［29］。拟康氏木霉分解CMC最适pH是4.4，分解滤纸是4.8，作用的最适温度分别为60℃和50℃。在最短pH条件下，酶的耐热性增高［12］。康氏木霉在70℃以上［29］，拟康木霉在75℃以上［12］，纤维素酶开始失活。

关于纤维素酶作用的方式，过去流行先C1酶作用，后Cx酶用的观点。近年来，C1酶高提纯的成功不仅对Cl酶和Cx酶的概念作了修改，而且对它们作用的方式也提出了不同的看法，即主张先由Cx酶随机作用天然（结晶）纤维素链的薄弱点，提供许多可反应的链端，然后由C1酶从纤维素分子的非还元端，逐段切下纤维二糖，后者最终后经β-葡萄糖苷酶作用形成葡萄糖［29］，反对Reese C1概念，提出先CA酶后C1酶作用的理由如下。

（1）C1不能单独分解天然纤维素（或分解很少）只有同Cx一起时，才能溶解天然纤维素（如脱脂棉）。

（2）C1作用于天然纤维素（如棉花）后，用电镜（包括扫描电镜）和红外光谱分析，均未发现结构有明显变化。用C1处理后的为品纤维素的结晶度反而略有增加。同时，仔细干燥的溴化钾圆片（Disc）也表明C1处理后氢键没有变化。

（3）纤维素酶作用天然纤维素的早期物理变化（如断片化即短纤维形成，张力损失，膨胀因子）都与Cx有关，与C1酶无关。(https://www.daowen.com)

（4）先C1作用，后Cx上作用分解棉花的程度远不如先Cx后C1作用的为强。

因而认为现在是应该抛弃C1酶是水解功能酶的概念，用新的概念来重新规定纤维素酶作用机制的时候了。

西泽俊一等以CMC酶和微晶纤维素酶，来代表C1和Cx，提出先CMC酶，后微晶纤维素作用的类似的观点［21］，如图1所示。