生化工程 - 教案07

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1、教案课程名称生化工程授课教师陈国忠职称讲师院（系、部）生命科学学院教研室工程教研室授课对象09级生物工程本1-5班学年学期2011第1学期2011年10月5日鲁东大学教务处编写说明1、每项内容都要填写，“教学过程”部分要详细填写，空格不够用时可自行扩充；2、A4纸双面打印（或手写）；3、一次课为一个教案，每门课按学期统一用一个封面左侧装订，封面和本说明双面打印；4、授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、习题课等；5、所授课程教案每轮次必须更新。授课题目糖酵解与三羧酸循环授课类型理论首次授课时间2011年10月14日学时2教学目标1．掌握糖酵解与厌氧发酵、三羧

2、酸循环与好氧发酵；2．了解三大物质的代谢关系。重点与难点糖酵解和厌氧发酵的过程、机理和应用教学手段与方法教学模式：启发讲解与学生讨论相结合。教学手段：板书。教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）授课过程：第三章代谢作用与发酵metabolismandfermentation第四节糖酵解与厌氧发酵一、糖酵解途径糖酵解（glycolysis）又称EMP途径，是所有细胞结构的生物所共有的代谢途径。在有氧和无氧下都能进行。在无氧条件下是获得能量的主要途径；在有氧条件下是糖彻底氧化成二氧化碳和水德必经之路。EMP途径包括10个步骤，分别

3、由特定的10种酶催化。EMP可再分为3个阶段：第一阶段：葡萄糖分子活化第二阶段：六碳糖分解为三碳糖第三阶段：三碳糖转化总反应为：可概括为三阶段、三产物（丙酮酸、ATP、NADH2）、十步骤。糖酵解速度受ATP水平的控制，ATP既是反应物，又是磷酸果糖激酶的别构抑制剂。补充知识点：变构调节allostericmodulation与变构酶概念：酶分子的非催化部位（调节部位）与某些化合物可逆的非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态，称为酶的变构调节。具有这种调节作用的酶称为变构酶allostericenzyme。能使酶分子发生变构作用的物质称为效应物effec

4、tor，分为正positive效应物和负negative效应物。变构酶分子上有和底物结合及催化底物的活性部位，也有和效应物结合的调节部位，二者可以相互影响，通过构象的变化，产生协同效应。当ATP浓度过高时，对磷酸果糖激酶的活性起抑制作用。通过这种调节，使得糖酵解和其他相关反应得到控制，ATP生成速度保持在适当水平。二、厌氧发酵（EMP型发酵）糖酵解所得的3种物质为ATP、NADH2和丙酮酸。ATP分子可以作为产物代谢相对稳定的产物存在于细胞中。NAD是辅酶，不是最终的受氢体，故NADH2必须脱氢重新氧化成NAD以保证催化循环的继续。有氧条件下，受氢体是氧，产物是

5、水。NADH2+1/2O2→NAD+H2O在无氧条件下，由其他有机物作为受氢体，从而使得丙酮酸转化为不同的产物：（一）酒精发酵（以酵母菌为例）酵母存在下，丙酮酸脱羧为乙醛，乙醛为受氢体，终产物是乙醇。（二）甘油发酵（酵母菌+NaHSO3）在酵母酒精发酵过程中，加入NaHSO3，则乙醛与NaHSO3作用生成难溶的结晶状乙醛亚硫酸钠加成物，致使乙醛不能作为受氢体，迫使糖酵解过程中的中间物——磷酸二羟丙酮作为受氢体，产生甘油。（三）乳酸发酵（用乳酸菌）受氢体为丙酮酸本身，终产物为乳酸。厌氧发酵还能生产丙酮、丁酸、丁醇、异丙醇、异丁醇等多种化工产品。第五节三羧酸循环与好

6、氧发酵大部分物质代谢是在有氧条件下进行的，有氧氧化与无氧酵解有一段共同途径：无氧酵解时，丙酮酸在胞液内接受氢还原成乳酸，有氧氧化时丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环，氧化分解成二氧化碳和水。一、EMP~TCA之间的桥梁丙酮酸通过上述反应产生乙酰辅酶A，乙酰基与辅酶A以高能硫酯键结合（键能34.4kJ/mol），从而使活性提高，使之能够进入TCA进行进一步分解。因此可以把上述反应视为EMP和TCA之间的连接桥梁。二、三羧酸循环（TCA）途径TCA可看成如下三段组成：1.接受乙酰CoA形成六碳三羧酸2.连续两步氧化脱羧变为五碳、四碳二羧酸3.草酰

7、乙酸的再生TCA是好养生物中普遍存在的环状反应序列。它在多酶体系催化下以乙酰CoA中的乙酰基为燃料，使之分解为二氧化碳和氢原子，后者再传递到氧，使之还原成水。这种氧化作用叫做生物氧化、氧化呼吸或细胞呼吸。总反应式：还原型NADH2、FADH2进一步氧化时形成ATP：故若从葡萄糖开始，进行彻底氧化时，总反应为：这远比糖酵解放出的能量多得多，可见葡萄糖贮藏的绝大部分能量只有通过彻底氧化才能释放出来。三、好氧发酵TCA过程中的许多中间物是重要的化工产品，要得到某一中间物，必须：l阻断某一步反应l补充阻断反应以后的中间物（一）柠檬酸合成用无Fe2+培养基（Fe2+是顺乌

8、头酸酶的激活剂）或新变异