木质素降解酶的研究进展_胡雪竹

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sci．2011，39(11):6326－6328，6363责任编辑张彩丽责任校对马君叶木质素降解酶的研究进展胡雪竹(南阳农业学校，河南南阳473000)摘要从木质素降解酶的组成、作用机理、分子生物学研究、营养调控研究4个方面对木质素降解酶研究新进展进行了综述，并对木质素降解酶在工农业固体废弃物处理方面的应用做了展望。关键词木质素;木质素降解酶;作用机理;分子生物学;营养调控中图分类号S183文献标识码A文章编号0517－6611(2011)11－06326－03ReachAdvanceofLigninolyticEnz

2、ymesHUXue-zhu(NanyangAgriculturalSchool，Nanyang，Henan473000)AbstractThepaperreviewstheresearchadvanceofligninolyticenzymesfromitscomposition，actionmechanism，molecularbiologyresearchandnutritionregulation，andforecaststheapplicationprospectsofligninolyticenzymesinthedisposalofagriculturalan

3、dindustrialsolidwaste．KeywordsLignin;Ligninolyticenzyme;Mechanismofaction;Molecularbiology;Nutritionregulation2+木质素是一种最丰富的可再生大分子有机物，一般的微化物酶。两者都需要H2O2催化，MnP还要有Mn的参［8］生物很难分解，因此，木质素的降解也是能否有效利用纤维与。菌丝在生长过程中分泌出LiP和MnP，由于酶的催化［1］素的关键。降解木质素不仅可以缓解环境污染，还可以变作用，木质素结构中的苯环发生单电子氧化反应形成苯氧自［2］废为宝，实现资源再利用。近几

4、年来，关于木质素的研究由基，随后发生一系列非酶催化的自由基反应而降解，包括越来越深入，人们对于木质素的认知也越来越清晰。张辉等甲氧基的脱除，侧链上Cα-Cβ、Cβ-Cγ及烷基芳基醚键的断认为木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的裂［9］，直至苯环的裂解等。木质素的降解产物再被菌丝体吸聚酚类三维网状高分子芳香族化合物，结构复杂，分子量大，收，进一步氧化成CO和HO［10］。由于MnP的氧化还原电22［3］是自然界中仅次于纤维素的最为丰富的有机物。典型木位较低，只能氧化酚型结构的木质素。而LiP有非常高的氧质素的基本结构单元的先体醇大致包括3种:松柏醇、芥子化还原电势

5、，是迄今为止发现的唯一一种可以单独氧化降解［4］醇和对－香豆醇。非酚型木质素结构的过氧化物酶。1木质素降解酶的种类2．2漆酶(Laccase)大部分真菌除产生LiP和MnP外，木质素的生物降解在地球碳循环中有着极为关键的作还能产生漆酶。漆酶是含铜的氧化酶，分漆树漆酶和真菌漆用，与木质素降解有关的酶最早在白腐真菌的胞外培养液中［11］酶2类。由于漆酶的含量较高，难以得到它的X射线衍发现。1978年，Keyser等用木质素降解酶系统(1igninolytic［12］射图，所以它的三维空间构象还不十分清楚。但作为一［5］enzymesystem)来概括对木质素降解起作用的这些酶

6、，尽种多酚氧化酶，它在分子氧存在时能使羟基脱去质子形成酚管当时并未分离到与降解活动直接有关的酶。1983年，Tien氧阴离子，引起木质素酚型结构单元侧链断裂，包括C－C等在《Science》上发表研究论文，第1次报道了提取出的木质［13］键、脱甲氧基、脱羟基等，铜在其中起决定作用。漆酶降［6］素降解酶。解木质素不需要H2O2参与，因此有一定的优越性。但漆酶目前，关于木质素降解酶的研究工作主要集中在白腐菌由于其氧化还原电位较低，不能氧化占木质素含量90%的非所产生的酶系，研究最多的有3种:木质素过氧化物酶(Lig-酚型木质素，只能氧化木质素的酚型结构单元。但在低分子ninP

7、eroxidase，LiP)、锰过氧化物酶(ManganesePeroxidase，物质作为介质时，漆酶也可以氧化非酚型结构的木质素。MnP)和漆酶(Laccase)，它们分别代表一系列的同工酶。通3木质素降解酶的分子生物学研究常，白腐菌降解木质生物质原料的过程分为2个阶段:首先在分子生物学研究中，主要分为新基因的发现、测序以菌丝分泌纤维素酶和半纤维素酶降解聚糖类以提供真菌生及外源表达3个方面。长所需的营养物，然后才降解木质素。木质素通过木质素降3．1木质素降解酶的基因克隆解酶降解在很大程度上是一种氧化过程。3．1．1过氧化物