摘要：本文着重了植物和微生物合成纤维素、降解纤维素的原理及路径，旨在引导学生关注纤维素对地球的重要作用，关注人类自身进展与地球资源的关系。关键词：纤维素；光合作用；葡萄糖；纤维素降解1838 年法国农业学家佩因（A. Payen）从植物中提取某种化合物时分离出一种物质，由于该物质是在破坏细胞组织后得到的，并且几乎在所有植物体内都存在，因此，佩因把它用 cell（细胞）和 lose“（遭受破坏）合成了一个新名词，称为 cellulose”“，意思是细胞 破”裂 后的产物[1]。地球上，植物通过光合作用，每年产生约 1000 亿吨纤维素[2]，是地球上最重要的资源之一，将在后石油时代发挥更大的作用，将是一切化学工业的基础原料。纤维素主要存在于棉花、树木、苎麻、亚麻、竹、草和花中，是植物细胞壁的主要组成部分，这些植物通过光合作用将空气中的二氧化碳和水转化为纤维素，其主要化学反应过程为[3]：CO2+H2O→CH2O+O2（反应条件：光能和叶绿体）6H2O + 6CO2+→阳光C6H12O6（葡萄糖）+6O2（与叶绿素产生化学作用）H2O→2H+2e-+1/2O2（水的光解）NADP+ +2e-+H+→NADPH（递氢）ADP+Pi+→能量 ATP（递能）CO2+C5→化合物2C3 化合物（二氧化碳的固定）2C3 化合物+4NADPH→C3 糖（有机物的生成或称为 C3 的还原）C3→（一部分）C5 化合物（C3 再生 C5）C3→（一部分） 储能物质（如葡萄糖、蔗糖、淀粉，有的还生成脂肪）因此，植物合成纤维素的同时，还伴随合成木质素、半纤维素和淀粉等，不能产生纯纤维素。事实上，除了植物外，动物界也产生纤维素，如被囊纲（Tunicata class）内有些海洋生物的外膜中就有动物纤维素（tunicin）。还有某些微生物也产生纤维素，如醋酸杆菌属、无色杆菌属（Achromobacter）、根瘤杆菌属（Rhizobium）、产碱菌属（Alcaligenes）、八叠球菌属（Sarcina）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、气杆菌属（Aerobacter）、固氮菌属（Azotobacter）和假单胞菌属（Pseudomounas），都能产生纤维素[4]，而且微生物合成的纤维素中 99%是纤维素，基本上没有半纤维素和木质素。这些微生物合成纤维素主要经历 4 个酶促反应步骤：（1）在葡萄糖激酶的作用下将葡萄糖转化为 6-磷酸葡萄糖；（2）在变位酶作用下将 6-磷酸葡萄糖通过变位作用转化为 1-磷酸葡萄糖；（3）在焦磷酸化酶（UDPG）的作用下将 1-磷酸葡萄糖转化为尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-Glc）；（4）由纤维素合成酶将 UDP-Glc 合成为-1β，4-葡萄糖...
