细菌纤维素酶结构和功能总结要点
纤维素酶简介
1引言纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。
微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。
目前，纤维素酶产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业，尤其是在纺织行业的应用范围目前正在不断扩大。
2纤维素酶纤维素酶的研究最早是1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现了分解纤维素的纤维素酶。
纤维素酶是能水解纤维素β-1，4-葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。
纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。
主要的有：康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。
丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物，而嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。
纤维素酶分子是由球状的催化结构域(CD)通过一个富含脯氨酸或羟基氨基酸的连接桥(Linker)和纤维素结合结构域(CBD)三部分组成。
连接桥的作用可能是保持CD和CBD之间的距离。
纤维素结合结构域执行着调节酶对可溶和非可溶性底物专一性活力的作用，对酶的催化活力是非常必需的。
催化作用域的三维结构极其复杂，对酶的催化活力起决定作用。
[1，4]3纤维素酶对纤维素的作用机理目前，一种理论认为：纤维素酶水解纤维素是β-1，4-内切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(EG，Endo-β-Glucanase)，β-1，4-外切葡聚糖(纤维二糖水解)酶(CBH，Cellobiohydrolase)和β-葡萄糖苷酶(BG，β-Glucosidase)协同作用下进行的。
首先，EG酶随机水解切断无定型区的纤维素分子链，使结晶纤维素出现更多的纤维素分子基端，为CBH酶水解纤维素创造条件，CBH酶的水解产物纤维二糖则由BG酶水解成葡萄糖，因而纤维素酶水解纤维素的过程可以简单表示为：EG→CBH→BG。
纤维素合酶的结构及纤维素的合成过程
纤维素合酶的结构及纤维素的合成过程植物纤维素合酶植物纤维素合酶主要存在于高等植物的根、茎、叶、果实等组织中。
它通常以复合物的形式在高等植物的细胞间隙中存在，复合物中包含多个亚单位的纤维素合酶。
每个亚单位都由葡萄糖聚合酶和辅助蛋白组成。
葡萄糖聚合酶是纤维素合酶的主要组成部分，它能够催化葡萄糖的聚合反应，将单体葡萄糖结合成纤维素链。
辅助蛋白可以提供必要的能量和催化反应所需的金属离子。
植物纤维素合酶的结构分析表明，它具有复杂的三维结构，其中包括许多结构域和功能区域，这些区域能够与底物结合并催化反应。
真菌纤维素合酶真菌纤维素合酶主要分布在真菌的细胞壁和外胞膜上。
真菌纤维素合酶的结构与植物纤维素合酶类似，也是由多个亚单位组成的复合物。
每个亚单位包含一个或多个葡萄糖聚合酶和辅助蛋白。
与植物纤维素合酶不同的是，真菌纤维素合酶的一部分亚单位还包含纤维素降解酶，这是为了帮助分解已经合成的纤维素，以便真菌可以利用其中的葡萄糖。
细菌纤维素合酶细菌纤维素合酶与植物和真菌纤维素合酶有所不同，它主要分布在细菌的外膜上。
细菌纤维素合酶由不同的亚单位组成，包括纤维素酶、降解酶和分泌蛋白。
其中，纤维素酶是细菌纤维素合酶的主要成分，它能够催化纤维素链的合成。
降解酶则可以帮助细菌降解已合成的纤维素，以获取能量和养料。
分泌蛋白则帮助纤维素链从细菌内部转移到细菌表面。
纤维素的合成是一个复杂的过程，主要发生在细胞壁的纤维素合酶复合物中。
纤维素的合成可分为三个主要步骤：底物结合、葡萄糖聚合和链延伸。
首先，底物结合是纤维素合酶复合物中的亚单位与葡萄糖分子结合的过程。
底物结合是由复合物中的葡萄糖结合酶催化的，底物结合酶能够识别和结合游离葡萄糖，并将其转化为已合成的纤维素链的一部分。
然后，在底物结合的基础上。
纤维素酶分子结构及作用机理的研究进展
１２ Ｎｏ． ７． ２００７
专题论述
（１．Ｃｏｌｌｅ ｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ， Ｓ ｏｕｔｈｗｅ ｓ ｔ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１６； ２．Ｃｉｔｒｕｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒｃｈ Ｉｎｓ ｔｉｔｕｔｅ ， Ｃｈｉｎｅ ｓ ｅ Ａｃａ ｄｅ ｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１２）
纤 维 素（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）是 植 物 细 胞 壁 的 主 要 组 分 之 一 ， 占 植 物 秸 秆 干 质 量 的４０％～５０％。它 对 增 强 细 胞 壁 的 机械支撑强度、维持不透水性以及抗逆性有重要的 功 能 作 用 ［１］。 纤 维 素 酶 （Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ）是 降 解 纤 维 素 的 一 组 酶系的总称， 而纤维素是地球上数量最大但又未得 到充分利用的一类多糖， 微生物对它的降解、转化 是自然界碳素循环的主要环节。近年来随着对纤维 素酶研究的深入， 以及越来越多的性质不同的纤维 素酶的发现， 使得纤维素酶的应用日益广泛。但是 由于对纤维素酶的结构、功能特别是降解纤维素的 作用机制还缺乏足够的了解， 使得对纤维素酶的研 究和高效应用存在很大的局限。由于分子生物学技 术的兴起， 使得人们能在基因水平上对纤维素酶类 多样性的进化起源有了更进一步的研究。
大多数纤维素酶都是这样， 只有少数微生物和 高 等 植 物 产 生 的 纤 维 素 酶 不 具 有 这 类 结 构 域 ， 如Ｔ． ｒｅｅｓｅｉ的 ＣＢＨＩ 就 没 有 ＣＢＤ结 构 域 。 通 常 认 为 ＣＢＤ对 高 效降 解纤维素起到关键的作 用， 但Ｔ．ｒｅｅｓｅｉ的ＣＢＨＩ在 没 有ＣＢＤ的 情 况 下 仍 具 有 水 解 纤 维 素 的 活 性 ， 在 Ｔ． ｒｅｅｓｅｉ的ＥＧ１的 酶 解 过 程 中 也 观 察 到 同 样 的 现 象 。 此 外 ， Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ 的 ＥＧ５ 和 Ｃｅｌｌｕｌｏｍｏｎｎａｓ ｆｉｍｉ 的 ＣｅｎＥＧ都并未发现具有ＣＢＤ结构， 但仍然具有水解酶 活性。这些实验证明， 在有些外切和内切酶中ＣＢＤ对 酶 的 催 化 活 力 是 非 必 需 的［６］。 ２．１ 催化域的结构（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ， ＣＤ）
纤维素酶
纤维素酶科技名词定义中文名称：纤维素酶英文名称：cellulase定义：编号：EC 3.2.1.4。
由多种水解酶组成的一个复杂酶系，自然界中很多真菌都能分泌纤维素酶。
习惯上，将纤维素酶分成三类：C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。
C1酶是对纤维素最初起作用的酶，破坏纤维素链的结晶结构。
Cx酶是作用于经C1酶活化的纤维素、分解β-1，4-糖苷键的纤维素酶。
β葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；酶（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布纤维素酶纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。
由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。
目录纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或纤维素和几丁质分子结构图endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）简称BG。
内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。
外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。
β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。
纤维素酶
第16卷第6期2009年6月 现代农业科学M ode rn A g ricu ltura l Sc i encesV o.l 16N o .6Jun .2009纤维素酶研究进展张华锋(福建农业职业技术学院,福建福州350007)摘 要:利用纤维素酶实现纤维素的转化与利用对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有非常重要的意义。
近20a 来,随着分子生物学、遗传工程的迅猛发展,国内外均在尝试应用基因工程技术改造和构建高效纤维素降解菌,而且对极端环境中的纤维素酶产生菌也产生了浓厚兴趣。
笔者综述了纤维素酶的研究进展。
关键词:生物学;纤维素酶;研究进展中图分类号:Q 946.5 文献标识码:A 文章编号:1005-4650(2009)06-0025-03收稿日期:2009-05-16作者简介:张华锋(1967-),男,硕士,讲师,研究方向:作物遗传育种,微生物等在资源逐步枯竭和能源短缺的情况下,世界各国都在谋求有效地开发和利用生物质资源。
其中利用各类植物纤维素制取燃料酒精等能源物质是解决原料来源和降低成本的主要途径之一。
纤维素是地球上最丰富的可再生资源,是植物细胞壁的主要成分,占植物干重的35%~50%,由 -1,4葡萄糖苷链连接葡萄糖苷形成的线形聚合体,不溶于水,可被纤维素酶水解成葡萄糖。
纤维素酶是糖苷水解酶的一种,是一组能降解纤维素的酶的总称。
纤维素酶应用广泛,在微生物中广泛存在,但产酶效率低,热稳定性差,货价寿命短,从而一直限制着纤维素酶的推广应用。
因此对高效、高热稳定性的纤维素酶的研究具有重要现实意义。
1 纤维素酶的结构及降解机制1.1 纤维素酶的结构微生物所产生的纤维素酶系是一个多组分酶系,通常将纤维素分为内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和 -葡萄糖苷酶。
一般来说,内切葡聚糖酶作用于纤维素分子内部的非结晶区或羧甲基纤维素,随机水解 -1,4-糖苷键,将长链纤维分子截断,产生大量小分子纤维素。
纤维素酶的作用
纤维素酶的作用
纤维素酶是一种酶类，它在许多生物系统中起着关键的作用。
具体来说，纤维素酶主要参与纤维素的降解过程。
纤维素是由许多纤维素链组成的复杂多糖，存在于植物细胞壁中。
它是地球上最丰富的有机化合物之一，但人体无法直接消化纤维素。
纤维素酶的作用正是帮助分解纤维素，使其能够被其他微生物或生物体利用。
纤维素酶通过加速纤维素链的断裂反应来降解纤维素。
它能够识别纤维素链并结合到纤维素的特定位置上，然后切断链条。
这种酶介导的反应将长链纤维素分解为较短的低聚糖，如纤维二糖和纤维三糖。
纤维素酶的降解过程对生态系统具有重要意义。
它能够帮助微生物分解植物细胞壁，从而释放出植物细胞中的营养物质。
这些营养物质可以被其他生物吸收利用，进而促进生态系统中的能量流动和物质循环。
此外，纤维素酶还具有一些应用价值。
它可以用于生物质的转化和能源生产，例如生物燃料的制备。
纤维素酶的高效产生和工程改造也是生物技术领域的研究热点之一。
总之，纤维素酶在纤维素降解过程中起着至关重要的作用。
它能够帮助分解纤维素链，并促进生态系统中的营养循环。
此外，纤维素酶还具有广泛的应用前景，对生物质转化和能源生产等领域有着重要意义。
纤维素酶的结构与功能综述
纤维素酶的结构与功能综述纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶，由微生物、真菌和一些动物体内产生，并广泛应用于生物质转化和生物能源生产等领域。
纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，由纤维素链通过3-1,4-β-葡聚糖键连接而成，其高度结晶和抗酶解性质使其难以被降解。
纤维素酶通过裂解纤维素链将其转化为可利用的小分子糖类，具有重要的经济和环境意义。
纤维素酶主要包括纤维素酶和β-葡聚糖酶两类酶。
纤维素酶主要作用于纤维素链的内部连接键，将其裂解为较短的纤维素链和纤维素微颗粒，如内切酵素和聚合酶等。
β-葡聚糖酶主要作用于纤维素链的末端葡糖单元，将其裂解为终末葡糖和低聚糖，如终端酶和糖苷水解酶等。
两类酶在纤维素降解中协同作用，形成纤维素降解的完整酶系统。
纤维素酶的结构与功能密切相关。
纤维素酶具有复杂而多样的结构，通常由一个或多个结构域组成，包括纤维素结合结构域、催化结构域和辅助结构域等。
纤维素结合结构域具有特定的结构和纤维素结合能力，使酶能够与纤维素进行特异性的结合。
催化结构域则可将纤维素链裂解为较短的纤维素链。
辅助结构域可与其他酶或辅酶相互作用，增强纤维素酶的活性和稳定性。
此外，纤维素酶还可以通过基因工程技术进行改造和优化，以提高其酶活和抗抑制物能力。
纤维素酶的功能主要体现在纤维素的降解和生物能源生产中。
纤维素酶通过裂解纤维素链，将其转化为可利用的糖类供能源和化学品生产，如生物乙醇、生物丁醇和生物丙酮等。
纤维素酶广泛应用于生物质转化、生物酿造、纸浆生产和饲料添加等领域，可提高资源利用效率和环境可持续性。
此外，纤维素酶还具有重要的应用前景，如抗抑制物能力的改进、多种纤维素酶混合体系的构建和高效纤维素酶的发现等。
综上所述，纤维素酶是一类重要的酶，具有复杂而多样的结构和功能。
纤维素酶通过裂解纤维素链，将其转化为可利用的糖类供能源和化学品生产，具有重要的经济和环境意义。
纤维素酶的结构与功能研究为其改造和优化提供了理论和实践基础，具有重要的应用前景。
纤维素酶概述
Breaka资料g仅e供参o考,f不当t之h处e，请n联系o改n正。covalent in the cellulose
纤维素的水解过程
Hydrolysis of the individual cellulose it into smaller sugars
Fig.3 Mechanism of cellulolysis
Hydrolysis of disaccharides and tetrasaccharides into glucose
纤维素酶的来源
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
真菌(mainly)：
木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium），如 绿色 木霉菌(Trichoderma viride),康宁木霉菌(Trichoderma koningii),黑曲霉 （Asp.niger），绳状青霉、变幻青霉等.
全球粮食危机
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
粮农组 织食品 价格指 数和农 产品价
格指数
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
Straws of Crop
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主 要组分之一,占植物秸秆干质量的 40%～50%。 纤维素(Cellulose)：是由D-吡喃型葡 萄糖基经β-1,4 糖苷键联结而成的直 链多糖直链状大分子纤维素折迭起来， 形成具有高结晶的基本构成单位，由 这种基本构成单位集中起来构成微小 的结构单位，再由很多的微小单位构 成纤维素。
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纤维素酶结构和功能概述了细菌纤维素酶的水解机制及其基因的克隆和表达，总结了近年来纤维素酶结构和功能方面的研究成果，展望细菌纤维素酶领域的研究前景。
1引言2纤维素分解性细菌的类群纤维素分解性细菌是指能分解纤维素的细菌分三大类群：（1）厌氧发酵型：芽孢梭菌属（Clostridium）、牛黄瘤胃球菌属（Ruminococcus）、白色瘤胃球菌（Ruminococcusalbus）、产琥珀酸拟杆菌（Bacteroides succinogenes）、产琥珀酸丝状杆菌（Fibrobactersuccinogenes）、溶纤维菌（Butyrivibrio fibrisolvens）、热纤梭菌（Clostridium thermocellum）、解纤维梭菌（Clostridiumcellulolyticum）；（2）好氧型：粪碱纤维单胞菌（Cellulomonasfimi）、纤维单胞菌属（Cellulomonas）、纤维弧菌属（Cellvibrio）、发酵单胞菌（Zymomonas）、混合纤维弧菌（Cellvibrimixtus）；（3）好氧滑动菌，如噬胞菌属（Cytophaga）。
4 细菌纤维素酶分类细菌纤维素酶是多酶复合体系，根据各酶的功能可分为三大类：（1）内切葡聚糖酶（1,4-D-glueanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC 3.2.1.4），简称Cen。
作用于纤维素内部的非结晶区，随机水解β-1,4-糖苷键，将长链纤维素分子截短，产生大量非还原性末端的小分子纤维素，其分子量大小约为23-146KD。
（2）外切葡聚糖纤维二糖水解酶（1,4-β-D-glucan cellobio-hydrolase 或exo-1,4-β-D- glucanase,EC3. 2.1.91），简称Cex。
作用于纤维素线状分子末端，水解β-1，4-D-14糖苷键，依次切下一个纤维二糖分子，故又称为纤维二糖水解酶（cellobiohydrolase），分子量约38-118 KD。
（3）β-葡萄糖苷酶（β-1,4-glucosidase, EC3.2.1.21）简称BG或称纤维二糖酶。
这类酶一般将纤维二糖或可溶性的纤维糊精水解成葡萄糖分子，其分子量约为76KD。
5 细菌纤维素酶水解机制好氧细菌的三种纤维素酶是以各自独立的形式分泌到细胞外水解纤维素的；厌氧细菌的三种纤维素酶以多酶复合体形式结合在细胞壁上对纤维素进行水解。
细菌纤维素酶通过多酶复合体系各组分协同作用彻底有效降解天然纤维素。
Cen负责进攻纤维素的非结晶区，随机水解β- 1，4 - 糖苷键，将长键纤维素分子截短，产生大量带非还原性末端的小分子纤维素Cex负责从纤维素线状分子的非还原性末端水解切下纤维二糖单位BG则将纤维二糖水解成葡萄糖在已知结构的细菌纤维素酶分子中，通过在异头碳原子位通过构型的保留或构型的转化完成催化反应，其中两个保守的羧基氨基酸分别作为质子供体和亲核试剂，如C . thernmocellum 的内切酶CelC催化域中Glu-280和Glu-140分别作亲核试剂和质子供体, C .fimi的外切酶Cex的Glu-574和Glu-645分别作亲核试剂和质子供体，证明了细菌纤维素酶降解纤维素的水解双置换机制。
由于纤维素底物的高度复杂性以及底物的多样性，纤维素水解过程的并没有完全清楚。
因此，纤维素酶系的降解机理还有待进一步研究和探讨。
6 细菌纤维素酶的结构和功能通过对粪碱纤维单胞菌（Cellulomonas fimi）的一个外切酶Cex 和一个内切酶CenA的研究表明，细菌纤维素酶的纤维素结合结构域（CBD）位于氨基端或羧基端，它借助连接桥（Linker）与催化结构域（CD）连接。
在多种细菌的纤维素酶中发现有相似的结构。
催化结构域（CD）纤维素酶分子的催化结构域主要体现酶的催化活性及对特定水溶性底物的特异性。
不同来源纤维素酶分子量差别很大，但其催化区的大小却基本一致，活性位点的三级结构都是保守区域。
Juy M et 等采用x光衍射的方法对热纤梭菌的Cel D的催化域进行了结晶和解析。
结果表明，内切酶的活性位点位于一个开放的“裂缝”（Cleft）中，可与纤维素链的任何部位结合并切断纤维素链；外切酶的活性位点位于一个长“环”（1oop）所形成的“内部通道”（tunnel）里，它只能从纤维素链的非还原性末端切下纤维二糖。
细菌的外切酶有两个酶切位点，有限酶切时，可将CBD和连接桥分别切去。
Meinke A 等利用蛋白质工程的方法将粪碱纤维单胞菌的外切酶Cbh A分子的Loop删除后，发现该酶的内切酶活性提高。
根据其氨基酸序列的相似性已知的纤维素酶的CD可分为70多个家族，在同一家族内具有相似的分子折叠模式和保守的活性位点，因此在同一家族内，其反应机制和对底物的特异性都可能相同，这已通过实验得到证实。
纤维素结合结构域（CBD）许多纤维素酶主要依靠在肽链N端或C端的CBD结合底物，该结构又称纤维素结合模块，其功能是将相邻的催化结构域传递到晶体纤维素底物上。
细菌纤维素酶的CBD由100-110个氨基酸组成，同源性较低。
细菌CBD平坦的表面只露出2个或3个芳香族氨基酸残基和一些形成氢键的残基,多项研究证实，这些残基与CBD对结晶纤维素的结合有关。
一些细菌的CBD结构有一定的共同特点：带电荷氨基酸含量很低；羟基氨基酸含量很高；都含有Trp、Asn和Gly，而且两个Cys在N、C末端的位置完全相同。
汪天虹等用多维核磁共振和X射线衍射技术，证实了族Ⅱ C. Fimi Cex、Cen以及族Ⅲ C．thermocelhun Cip的CBD有相似的结构：由2个β片层面对面折叠在一起，形成一个β三明治结构，CBDcex含有一个单一的二硫桥连接N-末端和C-末端，CBDcip有一个Ca2+的高亲和性结合位点[6]。
然而，有的CBD的作用似乎不在于跟底物结合，而是破坏晶体纤维素链间的非共价相互作用；或者不仅结合底物，还提供结合不同底物结构的优先权。
杨永彬等通过实验证实家族Ⅱ的CBD能够促使纤维素中氢键的断裂,从而释放单根纤维素分子链[7]。
C.fimi的 CenA或Cex单独的CBD不具备对纤维素的水解活力，但能破坏棉纤维，形成短纤维，具有疏解结晶纤维素的能力。
实验证明，细菌纤维素酶中的CBD对酶的催化活力是非必需的，但它们具有调节酶对可溶性和非可溶性底物专一性活力的作用。
连接桥（1inker）连接肽（1inker）一级结构的研究发现，细菌纤维素酶分子的连接肽富含脯氨酸（Pro）和丝氨酸（Thr），完全由Pro-Thr这样的重复序列约100多个氨基酸残基组成。
在高级结构的分子形状上，细菌连接肽、CD、CBD之间呈135o。
连接肽的作用可能是保持CD和CBD之间的距离，有助于不同酶分子间形成较为稳定的聚集体。
纤维素酶降解纤维素是酶的各组分之间协同作用的结果，目前主要有2种观点：一种观点认为，首先由EG在纤维素分子内部的无定形区进行酶切产生新的末端，然后由CBH以纤维二糖为单位由末端进行水解，每次切下1个纤维二糖分子，最后由BG将纤维二糖以及短链的纤维寡糖水解为葡萄糖。
另一种观点则认为，首先是由CBH水解不溶性纤维素生成可溶性的纤维糊精和纤维二糖，然后由EG作用于纤维糊精生成纤维二糖，再由BG将纤维二糖分解成2个葡萄糖。
这种协同作用方式也决定了纤维素酶表达调控的复杂性。
7 细菌纤维素酶基因的克隆与表达细菌中编码纤维素酶的基因在基因组的分布为随机的或形成基因簇。
在基因簇中，有转录终止子，没发现有启动子。
人们已从40多种细菌中克隆到了纤维素酶基因，其中一些酶基因已经在大肠杆菌和酵母中得到表达。
如从Stropyomyces、Clostridium、Thermoanaer obacter、Themomonspora、Erwinia、Pseudomonas、Cellvibrio、Ruminococcus、Cellulomonas、Fibrobacter 和 Bacillus 中成功分离出葡聚糖基因，并先后克隆了瘤胃的Bacteroides、succi nogenes 、Butyrivibrio sp Ruminococcus albus等细菌的纤维素酶基因，同时热梭菌中的11种内切纤维素酶（CelA、CelB、CelD、CelE、CelF、CelG、CelH、CelI、CelJ、CelK、CelS）的基因已经被克隆，嗜纤维梭菌的5种内切纤维素酶（EngA、EngB、EngC、EngD、EngE）已经测序并在大肠杆菌中得到表达。
不同的细菌中克隆了内切葡聚糖酶基因。
Kim等克隆了Aquifex aeolicus VF5编码EG的 ce18Y基因，在E.coli XL1 -Blue中成功表达，Hakamada等运用盒式连接介导PCR 和反向PCR 克隆到了基因egl-257。
人们将纤维素酶、纤维二糖等外源基因转入运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）中并得到不同程度的表达，有望将它改造为能将纤维素转化为乙醇的重组菌株并在工业中广泛应用。
细菌葡聚糖酶基因在S.cerevisiae的启动子和信号肽的控制下构建在同一质粒载体上，然后转入S.cerevisiae，重组菌可向培养基分泌保留70%活性的葡聚糖内切酶和外切酶，这种酶能够分解滤纸和木浆中的纤维素。
7 展望细菌以多酶复合体结构彻底有效降解天然纤维素，纤维小体是研究较多的细菌纤维素酶复合体。
纤维小体的作用方式是理解纤维素降解和利用纤维素资源的关键。
进一步了解纤维小体结构的普遍性，不同来源的纤维小体的组成同源性和多样性，纤维小体蛋白质之间的相互作用，纤维小体组织结构的形态发生等，从而为工程改造纤维小体，利用纤维素资源提供基础。
提高纤维素酶的分离纯化技术，利用基因工程和蛋白质工程的手段，对它的空间结构作进一步的研究，以便更好地了解它的结构、酶学特性和协同作用的降解机制，为纤维素酶蛋白质分子的改造和设计提供理论基础。
通过构建培养和未培养细菌的基因组DNA文库，筛选到高效的、多样性的纤维素酶基因，利用体外DNA分子定向进化等基因操作技术，构建适应不同需要的高效工程菌，比如把纤维素酶基因克隆到Z.molis或酿酒酵母中，可以直接利用纤维素转化生产酒精。