輔酶Q10的基本生理作用課件

輔酶Q10基本的生理作用輔酶Q10輔酶Q10基本的生理作用輔酶Q101輔酶Q10(CoenzymeQ10,CoQ10)，又稱泛醌(Ubiquinone)，是一種類維生素物質(zhì)，屬于脂溶性苯的衍生物FrederickL.Crane(美)1957年發(fā)現(xiàn)了輔酶Q10異戊二烯鏈IsopreneChain醌結(jié)構(gòu)quinone輔酶Q10Isolationofaquinonefrombeefheartmitochondria

F.L.Crane,Y.Hatefi,R.L.LesterandCarlWidmer

BiochimicaetBiophysicaActa

1957,25(1):220輔酶Q10(CoenzymeQ10,CoQ10)，又稱2化學名2-(3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-癸甲基-2,6,10,14,18,22,26,30,34,38-四十癸烯基)-5,6—二甲氧基-3-甲基-p-苯醌KarlFolkers（美）(1906-1997)1958年確定了輔酶Q10的結(jié)構(gòu)英文名CoenzymeQ10

分子式

C59H90O4分子量863.36性狀黃色或淡黃色結(jié)晶，無臭、無味，易溶于氯仿、苯、四氧化碳，溶于丙酮、石油醚和乙醚；微溶于乙醇，遇光易分解成微紅色物質(zhì)，對溫度和濕度較穩(wěn)定，熔點為49℃CoenzymeQ.I.structurestudiesoncoenzymeQgroupDonaldE.

Wolf,CarlH.

Hoffman,NelsonR.

Trenner,ByronH.

Arison,CliffordH.

Shunk,BruceO.

Linn,JamesF.

McPherson,Karl

FolkersJournaloftheAmericanChemicalSociety1958,80(17):4752化學名2-(3,7,11,15,19,23,27,31,33輔酶(Coenzyme)是一類酶的輔助因子，通常指那些結(jié)構(gòu)較為復雜的非蛋白質(zhì)、小分子有機化合物，大多來自于水溶性維生素的磷酸化衍生物，具有熱穩(wěn)定性酶單純酶僅由氨基酸構(gòu)成結(jié)合酶脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶…肌酸激酶、己糖激酶、丙酮酸羧化酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、黃嘌呤氧化酶、管酸脫羧酶……酶蛋白輔助因子金屬離子K+Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Fe2/3+…輔酶/輔基輔基（如FAD）與酶蛋白的結(jié)合更緊密，但實際命名分類時并不嚴格區(qū)分，通常都稱為輔酶輔酶的作用是在酶促反應中攜帶和傳遞底物的電子、原子或作用基團酶的結(jié)構(gòu)分類常見的重要輔酶輔酶(Coenzyme)是一類酶的輔助因子，通常指那些結(jié)構(gòu)較4輔酶Q10另外一個常用名是泛醌(Ubiquinone)或泛醌10(Ubiquinone-10)輔酶Q(泛醌)實際是一組具有相似結(jié)構(gòu)的分子，在不同物種存在形式不盡相同進化程度高的生物以輔酶Q10為主MolecularMembraneBiology

1990,9(3):179

因為最先認為這僅是一種醌類物質(zhì)，稱作Q275，隨后更多的研究發(fā)現(xiàn)這類物質(zhì)不僅存在于人體所有活性細胞中，而且在各種動植物細胞中都廣泛存在，因而采用“泛”(Ubi-)字予以形象地描述輔酶Q10另外一個常用名是泛醌(Ubiquinone)或泛醌5維生素C

1747年膽堿1850年維生素B11912年維生素A1917年維生素D1922年維生素E

1922年維生素B21926年維生素K1929年維生素B31933年維生素B6

1934年維生素B5

1937年維生素B9

1945年維生素B121948年維生素的發(fā)現(xiàn)歷史維生素是維持人體生命活動必需的一類有機物質(zhì)，也是六大營養(yǎng)物質(zhì)之一，是維持和調(diào)節(jié)機體正常代謝的重要物質(zhì)外源性

人體自身不可合成（維生素D例外），需要通過食物補充微量性

人體所需量很少，日需要量常以毫克(mg)或微克(μg)計算，但是可以發(fā)揮巨大作用調(diào)節(jié)性

維生素必需能夠調(diào)節(jié)人體新陳代謝或能量轉(zhuǎn)變，許多維生素是酶的輔酶或者是輔酶的組成分子特異性

缺乏了某種維生素后，人將呈現(xiàn)特有的病態(tài)

維生素的定義需符合以下特點維生素C1747年維生素的發(fā)現(xiàn)歷史維生素是維持人6維生素B族中有一些化合物曾經(jīng)被認為是維生素，如維生素B4（腺嘌呤）等維生素F——最初是用于表示人體必需而又不能自身合成的脂肪酸（FattyAcid以F開頭）維生素K——氯胺酮作為鎮(zhèn)靜劑在某些娛樂性藥物（毒品）的成分中被標為維生素K，俗稱為“K它命”。真正的維生素K是萘醌的衍生物，又被稱為凝血維生素維生素Q——即輔酶Q10維生素S——有些人建議將水楊酸（SalicylicAcid）命名為維生素S維生素T——在一些資料中被用來指代從芝麻中提取的物質(zhì)，它沒有單一而固定的成分，功能和效果也沒有明確的判斷。在某些場合，作為睪丸酮（Testosterone）的俚語稱呼。維生素U——某些制藥企業(yè)使用維生素U來指代氯化甲硫氨基酸，這是一種抗?jié)儎?，主要用于治療胃潰瘍和十二指腸潰瘍維生素V——這是對治療ED的藥物西地那非（SildenafilCitrate，商品名：萬艾可/威而鋼/Viagra）的口語稱呼。類維生素和“偽”維生素在維生素的發(fā)現(xiàn)過程中，有些化合物被誤認為是維生素，還有些化合物因為商業(yè)利益而被故意錯誤地命名為維生素維生素B族中有一些化合物曾經(jīng)被認為是維生素，如維生素B4（腺7維生素A(視黃醇)286.44維生素B1(硫胺)300.81維生素B2(核黃素)376.37維生素B3(煙酸)123.11維生素B6(吡哆素)231.14維生素B2(氰鈷胺素)1355.42維生素B9(葉酸)441.4維生素C(抗壞血酸)176.12維生素D(鈣化醇)396.7維生素E(生育酚)430.71脂溶性水溶性維生素A(視黃醇)286.44維生素B1(硫胺)300.818脂溶性是指物質(zhì)能在非極性溶劑(如苯、乙醚、四氯化碳、石油醚等)中溶解的性能脂溶性物質(zhì)的分子中通常帶有較長的碳鏈，一般本身物質(zhì)屬于脂類的均直接具有脂溶性，如脂肪酸、油脂、脂肪等脂溶性維生素都含有環(huán)結(jié)構(gòu)和長的、脂肪族烴鏈難溶于水，不容易被消化吸收，轉(zhuǎn)運擴散較慢相似相容性，容易穿過生物膜，易于被細胞利用氣體和水帶電荷的離子碳氫化合物大分子物質(zhì)細胞膜阻擋大部分物質(zhì)自由通過脂溶性是指物質(zhì)能在非極性溶劑(如苯、乙醚、四氯化碳、石油醚等9具有極性的磷脂使生物膜具有屏障作用，大多數(shù)水溶性物質(zhì)不能自由通過，只允許親脂性物質(zhì)通過膽固醇起到膜的加固作用細胞膜結(jié)構(gòu)具有極性的磷脂使生物膜具有屏障作用，大多數(shù)水溶性物質(zhì)不能自由10簡單擴散協(xié)助擴散主動轉(zhuǎn)運物質(zhì)進出細胞膜的方式除細胞膜外，細胞內(nèi)還有多種細胞器具有膜結(jié)構(gòu)，輔酶Q10傾向于與膜結(jié)合簡單擴散協(xié)助擴散主動轉(zhuǎn)運物質(zhì)進出細胞膜的方式除細胞膜外，細胞11醌是特殊的不飽和環(huán)狀共軛二酮，它不是芳香環(huán)，沒有芳香性醌型結(jié)構(gòu)有對位、鄰位兩種，主要分為苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌四大類苯環(huán)上含有兩個酮羰基的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱醌醌是特殊的不飽和環(huán)狀共軛二酮，它不是芳香環(huán)，沒有芳香性苯環(huán)上12醌類具有不飽和酮結(jié)構(gòu)，當其分子中連接助色團后（-OH、-OMe等）多有顏色，故常作為動植物、微生物的色素而存在于自然界中醌類化合物在植物界分布較廣泛，高等植物中大約有50多個科100余屬的植物中含有醌類歷史上，醌類化合物曾在染料工業(yè)中占有重要地位，最知名的蒽醌染料是茜素，是一種早為古埃及人和古波斯人所知道的天然染料。它存在于亞洲的茜草根中天然藥物如大黃、虎杖、何首烏、決明子、丹參、番瀉葉、蘆薈、紫草中的有效成分都是醌類化合物瀉下作用：大黃中二蒽酮類成分抗菌作用：大黃酸、大黃素、蘆薈大黃素等其它作用：抗病毒、抗腫瘤、止血、利尿茜草醌類具有不飽和酮結(jié)構(gòu)，當其分子中連接助色團后（-OH、-OM13對苯醌類在堿性下可被氫還原為氫醌，在光、熱或適當氧化劑作用下，又很容易被重新氧化成對苯醌很多醌類化合物，正是通過這種可逆的氧化還原過程，參與生物體內(nèi)許多重要的氧化還原過程胡桃的葉及未成熟果實抗菌、抗癌及中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜白雪花全草等植物抗菌、止咳、祛痰丹參抗菌及擴張冠狀動脈的作用大黃根莖抗菌、抗腫瘤、瀉下對苯醌類在堿性下可被氫還原為氫醌，在光、熱或適當氧化劑作用下14異戊二烯(Isoprene)是一種共軛二烯分子式CH2=C(CH3)CH=CH2，單純的異戊二烯是脂溶性無色液體環(huán)戊二烯(樹脂和農(nóng)藥原料)間戊二烯(樹脂原料)異戊二烯有害刺激物容易自身聚合或與別的不飽和化合物共聚合，結(jié)構(gòu)和性能相當于天然橡膠，工業(yè)上主要被用來合成橡膠和樹脂。近年來，用異戊二烯合成里那醇、角鯊烯等，這些是進一步合成香料、藥品、農(nóng)藥等的中間體植物中葉綠體可以合成，用來穩(wěn)定細胞膜具有抗熱效果，同時也具有抗氧自由基的作用。許多樹木將其釋放到空氣中，與水形成氣霧劑，用來防止葉子受到陽光過熱傷害以及臭氧等自由基的損害它是人體內(nèi)最常見的碳氫化合物(烴)結(jié)構(gòu)，人體(70kg)每天制造17mg。在許多食物中也存在低濃度的異戊二烯異戊二烯(Isoprene)是一種共軛二烯環(huán)戊二烯間戊二烯異15葉綠醇維生素E維生素K視黃醇（動物源維生素A）（糖蛋白合成載體）多萜醇鮫鯊烯（體內(nèi)供氧）番茄紅素胡蘿卜素樟腦松香酸薄荷醇冰片萜類與多種物質(zhì)的合成相關(guān)輔酶Q10帶有長異戊二烯鏈增強脂溶性增強附著力葉綠醇維生素E維生素K視黃醇（動物源維生素A）（糖蛋白合成載16輔酶Q10的基本生理作用ppt課件17在人體中，輔酶Q10總含量為0.5-1.5g普通人血漿內(nèi)源性輔酶Q10的含量在0.7-1g/ml左右在人體中，輔酶Q10總含量為0.5-1.5g18臨床檢測微量或小分子物質(zhì)一直是較棘手的問題組織差異取材難度大地區(qū)差異缺乏統(tǒng)一標準含量低更高靈敏度操作技術(shù)要求高缺乏商用配套試劑普及率低開機率低，出結(jié)果慢費用較高輔酶Q10檢測同樣存在此類問題臨床檢測微量或小分子物質(zhì)一直是較棘手的問題組織差異取材難度19原理供試品制成無水乙醇溶液，進入高效液相色譜儀進行色譜分離，用紫外吸收檢測器，于波長275nm處檢測輔酶Q10吸收值，計算出其含量主要設備高效液相色譜儀色譜柱紫外吸收檢測器取樣配成無水乙醇液20μL注入高效液相色譜儀275nm處測定吸收值計算注意：血漿水平并不總是正確反映組織中的狀態(tài)，例如在骨骼肌和心臟缺乏時，血漿檢測也可能顯示正常原理供試品制成無水乙醇溶液，進入高效液相色譜儀進行色譜分離，20在細胞內(nèi)分布為：細胞核占25-30%，線粒體占40-50%，微粒體占15-20%，細胞質(zhì)占5-10%輔酶Q10主要分布在這些膜結(jié)構(gòu)上在細胞內(nèi)分布為：細胞核占25-30%，線粒體占40-50%，21主要依賴人體自身合成主要依賴人體自身合成22至少涉及17步化學過程，需要至少7種維生素

(VB2、VB3、B6、B12、葉酸

、VC和泛酸)以及一些微量元素，極易受到影響其中法呢基焦磷酸FPP是重要的中間產(chǎn)物，還參與體內(nèi)其他多種物質(zhì)合成酪氨酸是人體必需的一種芳香族氨基酸，是體內(nèi)多種肽類激素合成的原料(如甲狀腺素、腎上腺素、去甲腎上腺素)，也是皮膚黑色素(經(jīng)酪氨酸酶轉(zhuǎn)化)合成的原料，并與神經(jīng)元的傳遞以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能有密切關(guān)系。富含食物包括動物內(nèi)臟、甲殼類水產(chǎn)品、豆類等。乙酰輔酶A是體內(nèi)糖、脂、氨基酸代謝相互聯(lián)系的樞紐物質(zhì)。既是丙酮酸氧化脫羧、脂肪酸-氧化的產(chǎn)物，也是脂肪酸合成、膽固醇合成和酮體生成的碳來源。乙酰輔酶A的主要成分在食物中廣泛存在，細胞中含量豐富，一般無需特別補充合成受多種基因的調(diào)控，目前尚未搞清；氧氣和抗氧化壓力會誘導合成增強，而他汀藥物會抑制合成；外源性吸收不會抑制自身合成至少涉及17步化學過程，需要至少7種維生素(VB2、VB323尚不完全明確，在多種細胞器中都發(fā)現(xiàn)參與合成的酶傾向于認為輔酶Q10主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中合成然后進入到其他位置線粒體過氧化物酶體高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)尚不完全明確，在多種細胞器中都發(fā)現(xiàn)參與合成的酶線粒體過氧化物24食物補充是次要的來源途徑雖然食物中含有輔酶Q，但普遍水平低，對人體輔酶Q10的水平貢獻不大食物補充是次要的來源途徑雖然食物中含有輔酶Q，但普遍水平低，25DoesoralcoenzymeQ10supplementationincreasetissuelevels?

OralsupplementationwithcoenzymeQ10isknowntoincreasebloodandlipoproteinconcentrationsofcoenzymeQ10inhumans(2,

14,15).However,itisnotclearwhetheroralsupplementationincreasescoenzymeQ10concentrationsinothertissuesofindividualswithnormalendogenouscoenzymeQ10biosynthesis.OralcoenzymeQ10supplementationofyounghealthyanimalshasnotgenerallyresultedinincreasedtissueconcentrations,otherthanintheliver,spleen,andbloodvessels(16,17).Supplementationofhealthymenwith120mg/dforthreeweeksdidnotincreasemuscleconcentrationsofcoenzymeQ10

(18).However,supplementationmayincreasecoenzymeQ10levelsintissuesthataredeficient.Forexample,oralsupplementationofagedratsincreasedbraincoenzymeQ10concentrations(19),andastudyof24olderadultssupplementedwith300mg/dofcoenzymeQ10orplaceboforatleastsevendayspriortocardiacsurgeryfoundthatthecoenzymeQ10contentofatrialtissuewassignificantlyincreasedinthosetakingcoenzymeQ10,especiallyinthoseover70yearsofage(20).Clearly,thisisanareaofresearchthatrequiresfurtherinvestigation.DoesoralcoenzymeQ10supplem26輔酶Q10通過小腸的簡單協(xié)助擴散方式吸收吸收不需要能量，但需要脂類分子作載體和保持濃度梯度；單一分子才能被吸收，同時碳水化合物(糖類)并不能增加其吸收輔酶Q10穿過小腸細胞后進入到淋巴管中被轉(zhuǎn)運，隨后才進入血液，吸收的輔酶Q10在腹腔淋巴管中2-3小時達到高峰，而靜脈血中達到高峰需要6-8小時在淋巴和血液中輔酶Q10主要以還原態(tài)(90-95%)結(jié)合在低密度脂蛋白(LDL)上，但向肝臟的轉(zhuǎn)運需通過門靜脈，不通過淋巴循環(huán)淋巴液內(nèi)含淋巴細胞，由組織液滲入淋巴管后形成。淋巴液在淋巴管內(nèi)單向流動，最后流入靜脈，是組織液流入血液的媒介淋巴系統(tǒng)也是循環(huán)系統(tǒng)的重要輔助部分，其主要作用在于回收蛋白質(zhì)；運輸脂肪和其他營養(yǎng)物質(zhì)；調(diào)節(jié)血漿和組織間液的液體平衡；清除細菌和異常細胞總的淋巴循環(huán)速度是100ml/min，而血流則達到5000ml/min輔酶Q10通過腸系膜淋巴管-腸淋巴干-胸導管入血輔酶Q10通過小腸的簡單協(xié)助擴散方式吸收吸收不需要能量，但需27輔酶Q10的消化吸收方式與脂溶性維生素類似輔酶Q10的消化吸收方式與脂溶性維生素類似28組織中輔酶Q10的更新率為50-125小時原形膽汁糞便代謝產(chǎn)物完整的環(huán)+短羧化側(cè)鏈肝臟重分泌重新合成利用磷酸化產(chǎn)物尿輔酶Q10結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易分解，更多以原形或衍生物形式代謝組織中輔酶Q10的更新率為50-125小時原形膽汁代謝產(chǎn)物完29輔酶Q10

是細胞線粒體呼吸鏈電子傳遞的關(guān)鍵獨立組分，將不同營養(yǎng)物質(zhì)分解后釋放的能量傳遞產(chǎn)生可供細胞利用的“能量貨幣”-ATP輔酶Q10是細胞線粒體呼吸鏈電子傳遞的關(guān)鍵獨立組分，將不30三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate,ATP)是一種核苷酸，作為細胞內(nèi)能量傳遞的“能量貨幣”，儲存和傳遞化學能ATP的結(jié)構(gòu)高能磷酸鍵水解時釋放能量ATP+H2O→ADP+Pi

ΔG?=?30.5

kJ/mol(?7.3

kcal/mol)ATP+H2O→AMP+PPi

ΔG?=?45.6

kJ/mol(?10.9

kcal/mol)三磷酸腺苷ATP的結(jié)構(gòu)高能磷酸鍵水解時釋放能量ATP+H31其他的高能化合物三磷酸尿苷UTP糖原合成三磷酸胞CTP神經(jīng)細胞代謝三磷酸鳥苷GTP琥珀酸輔酶A轉(zhuǎn)變磷酸肌酸肌肉能量儲備物磷酸烯醇式丙酮酸PEP糖酵解和糖異生中間物1,3-二磷酸甘油酸1,3BPG糖酵解中間物乙酰輔酶A

Acetyl-CoA高能硫酯鍵是生命起源過程中的能量物質(zhì)其他的高能化合物三磷酸尿苷UTP三磷酸胞CTP三磷酸鳥苷32誰需要ATP提供能量滲透能細胞膜主動運輸機械能肌肉收縮、鞭毛擺動、腺體分泌電能生物電、神經(jīng)沖動傳導化學能大分子物質(zhì)合成或分解的起始階段熱能維持體溫光能低等生物的發(fā)光人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾，每個ATP分子每天要被重復利用2000-3000次。ATP不能被儲存，因為ATP的合成后必須在短時間內(nèi)被消耗外源性ATP不易進入細胞，且與體內(nèi)需要的量比較，可能提供的量微不足道，主要依賴自身制造合成誰需要ATP提供能量滲透能細胞膜主動運輸機械能肌肉收縮、鞭毛33三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle，TCA）也稱檸檬酸循環(huán)（Citricacidcycle），Krebs循環(huán)機體獲取能量的主要方式1個分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解僅凈生成2個分子ATP，而有氧氧化可凈生成32個ATP，其中三羧酸循環(huán)生成20個ATP糖、脂肪和蛋白質(zhì)三種主要有機物在體內(nèi)徹底氧化的共同代謝途徑，實際上是三種主要有機物在體內(nèi)氧化供能的共同通路。體內(nèi)三種主要有機物互變的聯(lián)結(jié)機構(gòu)三羧酸循環(huán)的生理意義三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle34有氧代謝是人體主要的能量制造方式，不同的營養(yǎng)成分可通過轉(zhuǎn)化以不同方式進入三羧酸循環(huán)有氧代謝是人體主要的能量制造方式，不同的營養(yǎng)成分可通過轉(zhuǎn)化以35循環(huán)中脫下的四對氫，可進入呼吸鏈氧化磷酸化生成ATP，是體內(nèi)ATP生成最多的反應階段CoA-SH+3NAD++FAD+GDP+Pi→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA-SH循環(huán)中脫下的四對氫，可進入呼吸鏈氧化磷酸化生成ATP，是體內(nèi)36三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生的NADH+H+和FADH2中的氫經(jīng)呼吸鏈傳給氧生成水氧化過程中釋放出來的能量合成ATP這個過程在線粒體內(nèi)膜上完成三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生的NADH+H+和FADH2中的氫經(jīng)呼吸鏈傳37線粒體的結(jié)構(gòu)線粒體的結(jié)構(gòu)38呼吸鏈的構(gòu)成呼吸鏈的構(gòu)成39ATP的合成ATP的合成40ATP的合成ATP的合成41避免細胞能量饑餓引起的生理病理改變小結(jié)避免細胞能量饑餓引起的生理病理改變小結(jié)42輔酶Q10的價值在何處能量使者輔酶Q10是呼吸鏈中唯一的脂溶性分子輔酶Q10是唯一不與膜嵌合的成分輔酶Q10既是遞氫體也是遞電子體輔酶Q10的價值在何處能量使者輔酶Q10是呼吸鏈中唯一的脂溶43輔酶Q10的價值在何處輔酶Q10把進入呼吸鏈的氫完整地收集起來，并將電子向下游傳遞，氫傳遞到呼吸鏈末端與氧反應生成水，釋放的能量轉(zhuǎn)化為ATP貯藏起來供細胞利用。能量瓶頸不同來源的遞氫/遞電子體均需通過輔酶Q10的幫助才能向下游傳遞輔酶Q10的價值在何處輔酶Q10把進入呼吸鏈的氫完整地收集起44任何包含一個未成對電子的原子、原子團、分子或離子均稱之為自由基自由基是人體生命活動中多種生化反應的中間代謝產(chǎn)物，體內(nèi)的自由基既可以是內(nèi)源性的，也可以是外源性的線粒體是細胞內(nèi)自由基的主要來源，大約有2-5%的氧分子在有氧代謝過程中轉(zhuǎn)變?yōu)檠踝杂苫?。一些自由基會成為生物武器或調(diào)節(jié)生理功能，過多的自由基則會造成傷害。有利有弊任何包含一個未成對電子的原子、原子團、分子或離子均稱之為自由45人體內(nèi)主要的自由基活性氧自由基(ROS)超氧陰離子自由基O2-?

羥自由基OH-?脂氧自由基過氧化氫H2O