【摘 要】
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该论文以天然纤维素超微结构的变化为切入点,分析真菌纤维素酶的各组分、各结构域之间降解天然纤维素时的协同作用,建立了吸附、酶解过程中纤维素超微结构的变化与纤维素酶各
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该论文以天然纤维素超微结构的变化为切入点,分析真菌纤维素酶的各组分、各结构域之间降解天然纤维素时的协同作用,建立了吸附、酶解过程中纤维素超微结构的变化与纤维素酶各组分之间的定性定量关系,为解决真菌纤维素酶应用中存在的上述问题提出了新的策略;并通过天然纤维素超微结构的变化,研究好氧滑动细菌高效利用纤维素的机理.取得了如下创新性结果:1.首次在纳米水平上观察到天然纤维素超分子结构——细胞壁中基本结构单元——微纤丝具有异质性的特点,同一微纤丝中Iα与Iβ晶态、结晶区与非结晶区之间没有明显的界限.通过对纯纤维素底物表面的定性定量分析,初步建立起微纤丝异质结构的辨别方法.2.提出外切纤维素酶(CBHI)的失活及微纤丝排列与堆积方式的变化是影响纤维素酶降解速率主要因素的见解.通过纤维素降解量及还原糖生成量的分析,利用多元逐步回归分析方法定量估计了纤维素酶各组分在天然纤维素降解中的单独作用及其协同作用.3.通过内外切酶各组分、各结构域功能的分析及低温长时间酶解后纤维素结构变化的测定,提出外切纤维素酶各结构域分子内协同作用模型;并阐明吸附结构域(CBM)具有破坏结晶纤维素表面氢键网络的功能.4.首次对生孢噬纤维粘菌(Sporocytophaga)的生活史及其降解纤维素的动态过程进行了"实时、实施"观察,发现菌体形成孢囊的过程中存在"孢囊环"这一新阶段,菌体是高效降解纤维素过程中的主要形态,孢囊是休眠体.酶学研究表明该菌胞外粗酶中虽然含有内切酶(CMCase)、外切酶(pNPCase)、半纤维素酶(Xylanase)活力,但是不能有效降解纤维素.好氧滑动粘菌有序吸附于纤维素表面形成纤维素——酶——菌体复合体是其降解过程的必需阶段,细胞膜上有序排列的水解、氧化降解的酶类及其高效协同作用可能是该菌完全降解纤维素的主要原因,这与真菌降解纤维素的机制明显不同.5.改进了生物大分子吸附动力学模型,提出以配体的分配系数为依据的表征方法.
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