木质纤维素既是可再生的生物质能源,也是天然的化工原料,更因植物生物质在地球上产量十分丰富,故而使木质纤维素具有重要的研究价值。木质纤维素的主要化学成分是纤维素以及半纤维素,这两种聚合糖的水解断裂可以产生更小的片段分子,进而用于生产生物燃料和天然化工产品。因此寻找开发能够分解这些碳水化合物聚合物的有效方法是分子生物学中的一个重要问题。在自然界中,生物质中糖苷键的断裂是由糖苷水解酶（Glycoside hydrolase,GH）催化而高效完成的。糖苷键是天然生物聚合物中最稳定的化学键之一。相比于非催化水解糖苷键的反应来说,糖苷水解酶的水解效率提高了1017倍。因此,探究糖苷水解酶的催化机理对于降解生物质的研究具有重要意义。本文通过分子动力学模拟和QM/MM等计算方法,研究了GH10糖苷水解酶的催化机制,这种酶能够水解半纤维素中的木聚糖。具体研究内容如下:首先以GH10糖苷水解酶晶体结构（PDB ID:1R87,4PUD）为基础,通过对复合物结构坐标叠合,构建了计算的初始模型结构;然后利用分子动力学模拟对初始结构进行结构优化,并选择出代表结构进行后续QM/MM计算。对比催化反应前后复合物的结合自由能发现,糖链断裂后体系的结合自由能没有明显变化。比较催化前后活性部位木聚糖的结合模式以及氢键占有情况,分析糖苷键断裂对活性部位的影响。通过催化前后活性部位木聚糖3（?）以内氨基酸残基结合自由能差值寻找催化过程中的关键氨基酸为:ASN59,ASN158,GLU159,GLN234,TRP316;最后,使用QM/MM方法计算GH10糖苷水解酶催化木聚糖链断裂的反应途径,反应依靠两步置换反应断裂糖苷键,形成完整木糖。寻找到催化反应中的过渡态与中间体结构,并分析了过渡态时活性部位木聚糖的相互作用以及电子转移情况。测量了催化反应过程中糖链的变化情况,发现当GLU265对4XB376@C1原子进行亲核进攻时,吡喃糖环骨架扭曲为半椅式结构从而促进反应发生,当水分子对4XB376@C1原子进行亲核攻击时,吡喃糖环缩短了C1-O5键的距离使反应顺利进行。本论文为GH10糖苷水解酶的催化机制提供了理论基础,从而对改进糖苷水解酶家族的酶工程提供了计算参考。