纖維素分子是由葡萄糖分子通過P-l，4-糖苷鍵連接而成的鏈狀高分子聚合 物，每個大分子中含的葡萄糖殘基數(shù)一般為8000-12000個。天然的纖維素由排 列整齊而規(guī)則的結(jié)晶區(qū)和相對不規(guī)則、松散的無定形區(qū)構(gòu)成，其結(jié)晶度一般在 30%?80%之間。纖維素構(gòu)成植物細胞壁的主要成分，可占細胞千重的20%? 40%。纖維素可水解成葡萄糖。雖然如此，但是由于纖維素作為植物的支持結(jié)構(gòu) 的主要成分，其葡萄糖亞基排列緊密有序，形成晶體的不透水結(jié)構(gòu)，因此纖維素 不能溶于水，難以水解，而且無法作為動物和人類的直接營養(yǎng)源。少數(shù)動物如牛 可以以纖維素為食物，那是因為它們的腸道中含有分解纖維素的微生物的緣故。 而能夠參與分解纖維素的酶統(tǒng)稱為纖維素酶。

隨著各種分離技術(shù)如分子篩、離子交換樹脂、層析和電泳技術(shù)的發(fā)展，人們 已經(jīng)成功地將纖維素酶分離出不同的組分，纖維素酶是復(fù)合酶已經(jīng)成為共識。從 目前的研究看，纖維素酶中至少包括3類不同性質(zhì)的酶，即纖維素內(nèi)切酶、纖維 素外切酶和纖維二糖酶。纖維素內(nèi)切酶可以沿纖維素分子鏈隨機地水解，而纖維 素外切酶則只能從P -1，4-糖苷鍵纖維素分子鏈的一端(通常為非還原端)切斷纖維 素分子，并形成纖維二糖或葡萄糖。纖維二糖酶的作用是將纖維二糖水解成葡萄 糖。纖維二糖酶對反應(yīng)動力學(xué)的作用很大，因為內(nèi)切和外切酶水解的主要產(chǎn)物為 纖維二糖，隨著反應(yīng)的進行，纖維二糖的產(chǎn)物積累將使外切酶的活力受到抑制， 要使反應(yīng)髙效率地進行，必須將纖維二糖轉(zhuǎn)化成為其它形式，而纖維二糖酶恰恰 承擔(dān)了這個功能。

1950年，Reese等對纖維素酶作用方式提出了一個著名的Cl-Cx假說[38]。即 認為纖維素酶中的C1酶首先作用于纖維素結(jié)晶區(qū)，使其轉(zhuǎn)化成可被Cx酶作用的 非結(jié)晶形式，Cx酶隨機水解非結(jié)晶纖維素、可溶性纖維素衍生物和葡萄糖的P-1,4- 寡聚物，然后P-葡萄糖苷酶(纖維二糖酶)將纖維二糖水解成葡萄糖。這種理論首 次提出了纖維素酶水解纖維素是分階段進行的概念，和水解酶難以水解高聚物結(jié) 晶區(qū)的事實相符，而且也的確在纖維素酶中分離出了和假說性能相符的、可作用 于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的C1酶和只能水解非結(jié)晶纖維素的Cx酶，因而一度被人們普遍接受。

但是，隨著研究的進行，Cl-Cx假說和許多實驗事實相矛盾。如先用C1酶 作用底物(結(jié)晶纖維素)，然后將C1酶和底物分開再加入CX酶，結(jié)果并不能使 結(jié)晶纖維素水解。而且后來的事實表明，只有3組分共同作用才能將結(jié)晶纖維素 (如棉花)水解成可溶性產(chǎn)物，如果將3組分分開，則失去水解能力。而分離的3 組分按比例混合后又可以恢復(fù)這種水解能力。因而越來越多的實驗證明纖維素酶 對結(jié)晶纖維素的降解是3組分共同作用的結(jié)果。尤其值得注意的是，研究表明 C1酶也是一種水解酶，可以作用結(jié)晶纖維素，主要產(chǎn)物為纖維二糖，從而證明C1酶是一種P-l~4葡聚糖纖維二糖水解酶。因而實際的C1酶和Cl-Cx假說中的 性能具有本質(zhì)的不同。

纖維素酶的來源非常廣泛，昆蟲、軟體動物、原生動物、細菌、放線菌和 真菌等都能產(chǎn)生纖維素酶。目前研究較多的是霉菌，其中酶活力較強的菌種為木 霉、曲霉、根霉和青霉，特別是里斯木霉、綠色木酶、康氏木霉等較為典型，是 目前公認的較好的纖維素酶生產(chǎn)菌。細菌中酶活力較強的菌種有纖維粘菌屬、生 抱纖維粘菌屬和纖維桿菌屬，放線菌中有黑紅旋絲放線菌、玫瑰色放線菌、纖維 放線菌和白玫瑰放線菌等。