纤维素酶作用的化学模拟

Halliwell曾发现棉纤维经0.4%H2O2和10.2 mmol/L FeSO4作用，pH 4.2～4.3，在无菌条件下，几天后断裂成很短的纤维，在这种FeSO4-H2 O2系统中，棉花溶解的过程同绿色木霉滤液中得到的结果类似，其他亚铁盐和铁盐同样有效［30］。他指出H2O2-FeSO4系统也许代表着自然界纤维素酶水解作用的机制，可能类似于织物的光解。许多微生物具有形成H2O2的能力（如通过葡萄糖氧化酶的作用），尤其在Fe++存在时，能作用结晶纤维素，从而引起类似酶水解的变化（如碱膨胀、碱溶性、聚合度降低），H2O2可能同Cx联系起来作用，提出这可能是某些微生物利用纤维素的方法。Koenigs也指出，某些木材腐朽真菌并不分泌β-1，4葡聚糖纤维二糖酶，但分解纤维素能力很强［31］。早期发现这些真菌在葡萄糖培养基中能形成H2O2，可分解多糖，包括降解纤维素。H2O2和Fe++能引起棉花的降聚，增加棉纤维对绿色木霉纤维素酶的敏感性。H2O2和Fe++系统有三个普遍的特征。

（1）引起纤维素强烈的降聚和碱溶性的迅速增加。

（2）H2O2和Fe++对于分子内位置的攻击受某些因素的调节，从而使之带有一定程度的专一性。如H2O2/Fe++比率高时，纤维素中葡萄糖残基的C6-碳氧化为糖醛酸；低比率时，则C2和C3碳氧化为羧基，最后吡喃环裂开。反应性质也受pH调节。

（3）从生态观点出发，此系统也是合理的，因为反应是在温和的温度和pH下完成，且产物无毒性。(https://www.daowen.com)

最近，Reese在一篇总结中强调：许多纤维分解菌显然不同于木霉，很少或不分泌纤维素酶，使得继续探索纤维素分解的其他方式变得迫切了。H2O2及过氧化物和阴离子自由基是今后可循的二个方面［4］。

这类纤维素酶作用模拟的工作是很有意思的，当然对于阐明纤维素酶作用的机理以及生产应用上的意义，还有待实践的考验。

回顾以上纤维素酶作用模型的种种假设，看来C1、CA的观点还是为大家普遍接受的，但C1、Cx的木质和作用方式赋予了新的概念。同时。仍有不少问题尚待解决，如：①纤维素酶进一步纯化和结晶，是否由亚基组成？②酶蛋白-级结构和高级结构的确定。③活力中心是什么？④在底物表面和酶分子间是否存在物理性络合物，有多少明确的多肽是处在络合状态？⑤为什么纤维素酶大多是糖蛋白？其中碳水合物是稳定酶的构型，还是起别的什么作用？⑥内切-βl，4葡聚糖酶（Cx）常有大小、电荷、组成不同的多个成分，相互是什么关系？有什么生理意义？⑦纤维素酶作用的模拟？H2O2-Fe++系统的生理、生化及生态意义？只有回答以上这些问题，才能真正解开纤维素酶结构与功能关系之谜。