生化工程-教案07.docVIP

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、讨论课实验课课 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、讲解要点及各部分内容时间分配授课过程： etabolism and fermentation 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allosteric modulation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allosteric enzyme。能使酶分子发生变构作用的物质称为效应物effector，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： 接受乙酰CoA形成六碳三羧酸 连续两步氧化脱羧变为五碳、四碳二羧酸 草酰乙酸的再生 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