1、細菌纖維素的生物合成091060002 鐘毅銘主要內容一、纖維素和細菌纖維素的摘要二、纖維素結構三、細菌纖維素和植物纖維素的區別四、細菌纖維素特點五、細菌纖維素生物合成技術六、細菌纖維素發酵合成方法七、總結纖維素摘要（1）什么是纖維素： 纖維素是由 D葡萄糖基通過-1,4-糖苷鍵連接起來的線形高分子化合物，其葡萄糖殘基約為20002500個。具有白色纖色纖細狀固體形態。 植物中的纖維素主要以小微纖絲的形式存在，一般微纖絲由36根-1,4-葡糖苷鏈結晶而成，它是植物細胞壁的主要成分。自然界每年約 有1800億噸的纖維素生成 ，是地球上最豐富的生物大分子和 重要的可再生資源。細菌纖維素摘要（2）什

2、么是細菌纖維素： 細菌纖維素 (Bacterial Cellulose，簡稱BC)又稱微生物纖維素 (Microbial Cellulose) 。 是一種主要由細菌產生的具有生物可降解的天然納米結構高分子材料， 近年來成為國內外生物材料研究的熱點之一。纖維素結構(2)結構:纖維素結構纖維素結構細菌纖維素和植物纖維素的區別 細菌纖維素和植物纖維素在化學組成和結構上沒有明顯的區別，是由-1,4-糖苷鍵連接而成的線型高分子化合物。 相鄰的吡喃葡萄糖的六個碳原子不在一個平面上， 而是呈穩定的椅式立體結構。細菌纖維素纖維的直徑遠小于其它天然和人工纖維，約為20 80nm ，屬于天然納米纖維材料。細菌纖維

3、素特點 細菌纖維素有著植物纖維素所沒有的許多特點： 高結晶度和高化學純度； 高抗張強度和彈性模量； 很強的水結合性； 極佳的形狀維持能力； 較高的生物相容性和適應性； 生物合成時形狀和性能的可調控性，可制備成膜、管、絮 狀、球形或顆粒等形狀。細菌纖維素生物合成技術 一、細菌纖維素生物合成可分為: 聚 合 分泌 組裝 結晶 這四個過程是高度耦合的，并和細胞膜上的 特定位點密切相關 。 （2）細菌纖維素合成的直接前體物為尿苷磷酸葡萄(UDPGIc) 。UDPGIc在纖素合成酶的催化下合成纖維素。細菌纖維素生物合成技術二、細菌中合成的基因：（1）在木醋桿菌Acetobacter AY201中發現一個

4、纖維素纖維素合成酶合成酶 ( Acet obacler cellulose syntheses，acs )操縱子操縱子，稱為 Type acs操縱子。Type有三個基因，acsAB、acsC和acsD。 acsAB基因編碼168KDa的多肽是纖維素合酶。 acsAB和acsC基因是細胞內生物合成纖維素必需的。 acsD基因涉及到纖維素的結晶化，并決定細胞膜上微孔 ( 纖維素合成的位點)的線性排列。細菌纖維素生物合成技術 纖維素合成酶的第二個基因纖維素合成酶的第二個基因 (acsA +Tpye )也在也在同一個菌株內被發現同一個菌株內被發現 。 acsA編碼一個與acsAB編碼的多肽在長度和序列

5、上是相似的175KDa的多肽。 當Acetobacter AYe01細胞內 acsAB基因突后，acsA 表達產生纖維素合成酶。acsAB基因與植物的cel A基因具同源性 。 cel A編碼纖維素合成酶催化亞基的-1,4-葡糖基轉移酶，該酶催化一個親核替代反應。 細菌纖維素生物合成技術(2)在 A.Xylinum(醋桿菌屬)細胞中，葡聚糖鏈的還原端指向細胞外。葡糖基轉移酶催化域中的酸性氨基酸殘基吸引接受分子非還原端羥基中的氫，所產生接受子的親核物質攻擊UDPGlc的異頭碳 ，形成新的-1,4-糖苷鍵。 細菌纖維素發酵合成方法（1）細菌纖維素的發酵生產主要采用兩類培養基，一類是合成或半合成培養

6、基， 一類是天然培養基。 合成或半合成培養基使用的碳源主要有甘露醇、果糖、葡萄糖等單糖或者蔗糖和麥芽糖等二糖以及它們的混合糖。 天然培養基一般是以工農業生產的剩余物、 食品加工廢棄物以及含糖量較高的果蔬等農副產品為原料。細菌纖維素發酵合成方法（2）優缺點： 利用合成或半合成培養基發酵細菌纖維素的國內外研究結果比較一致， 單一碳源以甘露醇和甘油發酵效果較好，復合碳源的效果比單一碳源要好。但這類碳源往往純度高、價格貴碳源往往純度高、價格貴，不適于細菌纖維素工業化大規模生產。 天然培養基目前常用的培養基包括水果類原料、糖質原料、淀粉類原料和纖維素類原料等幾種，尤其以水果類原料為多。這類原料量大而價廉，可能是降低細菌纖維素生產成本的有效途徑。 總結 國內利用微生物合成纖維素這項技術還不多見，且多以葡萄糖、蔗糖等作為碳源基質，生產成本較高。我們期待開發出廉價的原