纖維素酶水解纖維素的高效催化性和專一性，歷來是人們最感興趣的問題。在酶大分子精細(xì)的立體構(gòu)象中有一個(gè)活性中心，處于酶大分子表面的一個(gè)凹坑內(nèi)。它首先與基質(zhì)結(jié)合(或稱絡(luò)合)，然后產(chǎn)生催化水解作用，由此可分為結(jié)合部位和催化部位。結(jié)合部位決定酶的專一性，催化部位決定酶的活力和專一性。酶制劑不同，其活性中心的凹坑形狀和大小不一。
關(guān)于酶大分子的專一性，最早有人提出“鎖一鑰匙”理論，如圖l所示。
圖1表明，酶的水解反應(yīng)，首先是酶大分子必須與特定的基質(zhì)結(jié)合成復(fù)合物，即酶大分子的結(jié)合部位能認(rèn)識特定基質(zhì)分子的反應(yīng)部位。兩個(gè)分子通過適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓螅复蠓肿拥姆磻?yīng)部位接近基質(zhì)分子的相應(yīng)反應(yīng)部位，能很快地完成反應(yīng)，而生成物很快從復(fù)合物中分離出來，酶大分子可重新開始下一次反應(yīng)。所以，整個(gè)纖維素酶的反應(yīng)過程可以下式示意:
E+S=E名一E+P
式中:E--纖維素酶;
S--基質(zhì);
E-s--復(fù)合物;
P--生成物。
由上述可知，酶的水解催化反應(yīng)效率取決于以下諸因素:酶濃度、基質(zhì)濃度、培育期和反應(yīng)持續(xù)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)介質(zhì)、PH值，以及是否有活化劑(激活劑)和抑制劑存在。
纖維素酶對纖維素的水解反應(yīng)是一個(gè)多相體系，其動力學(xué)遵循(準(zhǔn))一級反應(yīng)，在最佳的溫度和pH值條件下，總的反應(yīng)速率取決于形成酶一基質(zhì)的復(fù)合物和生成物的生成時(shí)間。較高的酶處理濃度，雖可減少總的反應(yīng)時(shí)間，但在實(shí)踐上是不可取的。
酶的大分子結(jié)構(gòu)有許多酸性和堿性氨基酸的側(cè)基，在不同的pH值介質(zhì)中處于不同的離解狀態(tài)，它們會直接影響酶與基質(zhì)的結(jié)合和進(jìn)一步反應(yīng)，即酶大分子的空間構(gòu)象會影響其活力。不同種類的酶，其最適宜應(yīng)用的州值不同。因此在使用時(shí)需不同的pH值介質(zhì)，由此酶可分成酸性纖維素酶、中性纖維素酶以及弱堿性纖維素酶三種。
處理溫度對纖維素酶活力的影響是復(fù)雜的，大致可用鐘罩形曲線來表示，即隨溫度逐漸上升，酶接觸基質(zhì)的可能性增加，在某一溫度區(qū)間水解速率出現(xiàn)一個(gè)最大值;若進(jìn)一步提高溫度，水解速率反而降低，這是熱致酶大分子失活(蛋白質(zhì)變性)。因此每一種酶有一個(gè)較窄的適宜溫度范圍。
