1.纤维素的结构及作用
纤维素为许多吡喃式D-葡萄糖单体以beta;-1,4糖苷键相连形成约2000~2500个葡萄糖残基的不分支多糖化合物，分子量为50000~2 500000。纤维素作为植物细胞壁的主要组成成分，主要以葡萄糖苷多聚物结晶而成的微纤丝组成，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起，其结合方式和程度对植物源食品的质地影响很大，是植物承受机械压力的主要支撑结构，同时它控制着细胞的大小，在维持细胞的形状、保护植物细胞、控制细胞的伸长方向以及在植物细胞生长发育过程中调节细胞壁的弹性和细胞的生长速率起着重要的作用。植物在成熟和后熟时质地的变化则由果胶物质发生变化引起的。人体消化道内不存在纤维素酶，纤维素是一种重要的膳食纤维。自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。
纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于一百六十多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。
2 .纤维素合酶基因的发现
早期对纤维素合酶的研究是以细菌为材料开展所得。在自然界中，植物、一些细菌和真菌以及一些低等动物都能合成纤维素。纤维素合酶基因首先是1982年在细菌中被发现，之后从醋酸杆菌中成功分离出纤维素合酶基因家族中的一个基因。在1990年学者应用纤维素缺陷突变体在醋酸杆菌中分离出4个纤维素合成有关的操纵子。1995年从醋酸杆菌中成功克隆得到纤维素合酶基因；1996年Saxena等比较了细菌中纤维素合酶与其他糖苷转移酶的氨基酸序列，发现了beta;-糖苷转移酶的一些保守序列,通过同源性比较在棉花中发现了第一个植物纤维素合酶基因。随后Pear等对棉花纤维cDNA文库进行随机测序时发现有两个cDNAs编码的蛋白具有DDDQXXRW保守序列，其表达分析显示这两个cDNAs在棉花纤维此生细胞壁纤维素合成中高水平表达。1998年拟南芥纤维素高温突变体的发现以及对其中突变基因的研究，验证了首次在棉花中发现的编码纤维素合酶基因的功能，使得植物纤维素合酶进入基因功能验证阶段。
近年来，国内外学者集中研究纤维素的合成机理和细胞壁的形成机制。目前的在模式植物拟南芥、水稻中已经清楚确定了CESA的基因家族，以及不同CESA基因在细胞壁形成中的功能与组织中表达模式。目前的CESA的功能研究水平还不够深入。
3.纤维素合酶的结构及作用机制
3.1 纤维素合酶的结构
在不同植物的纤维素合成中，不同的纤维素合成酶(CesA)基因的具体作用是不同的，并且在纤维素的生物合成中，需要多个纤维素合成酶基目的共同作用。拟南芥中纤维素合酶编码基因长度约为3.5~5.5kb，含有9~13个内含子，转录范围从3.0~3.5kb，其内含子和外显子的边界区域是高度保守的，基因结构的差异主要在于内含子的多少。CESA基因编码的蛋白长约985~1088个氨基酸纤维素的糖基转移酶有两个催化位点。所有的CesA和Csl蛋白都具有跨膜蛋白的特征，在N一端与C一端具2个或多个跨膜区域，其中间为亲水胞内区，CesA与Csl蛋白之间最大的同源性出现在中间胞内区。植物纤维素合成酶的N末端一段氨基酸可形成一个特殊的结构域，类似于锌指状或LIM 转录因子构向，此种该结构域具有保守序列CxxC(半胱氨酸氨一x 半胱氨酸氨)，与蛋白间的相互作用有关。
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