辅酶Q10幻灯片-基础(原创).pptx

基础篇基础篇Ø 什么样的物质Ø 人体内分布情况如何Ø 有哪些重要的生理作用Ø 获取和代谢方式是怎样的基 础 篇辅酶Q10 (Coenzyme Q10, 港台地区翻成酵素10)，又称泛醌(Ubiquinone)，是一种类维生素物质，属于脂溶性苯的衍生物辅酶Q10是什么样的物质？Frederick L. Crane(美 )生物学家 1957年发现了辅酶Q10异戊二烯链 Isoprene Chain醌结构 quinone辅酶Q10Isolation of a quinone from beef heart mitochondria F.L. Crane, Y. Hatefi, R.L. Lester and Carl WidmerBiochimica et Biophysica Acta 1957, 25 (1): 220基 础 篇•化学名 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1958年确定了辅酶Q10的结构 因为对辅酶Q10应用研究的开拓性贡 献，1990年获得美国国家科学奖章 (National Medal of Science)•英文名 Coenzyme Q10 •分子式 C59H90O4•分子量 863.36•性状 黄色或淡黄色结晶，无臭、无 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 ，遇光易分解成微红色物质，对温度 和湿度较稳定，熔点为49℃Coenzyme Q. I. structure studies on coenzyme Q group Donald E. Wolf, Carl H. Hoffman, Nelson R. Trenner, Byron H. Arison, Clifford H. Shunk, Bruce O. Linn, James F. McPherson, Karl Folkers Journal of the American Chemical Society 1958, 80 (17):4752Karl Folkers（美） (1906-1997)辅酶Q10是什么样的物质？基 础 篇命名辅酶(Coenzyme)是一类酶的辅助因子，通常指那些结构较为复杂的非蛋白质、小分子有机化合物，大多来自于水溶性维生素的磷酸化衍生物，具 有热稳定性酶单纯 酶仅由氨基酸构成结合酶脲酶、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、 谷草转氨酶、黄嘌呤 氧化酶、管酸脱羧酶……酶蛋白辅辅助因子助因子金属离子K+ Na+、Mg2+、 Ca2+、Zn2+、 Fe2/3+…辅酶/辅基辅基（如FAD）与酶蛋白 的结合更紧密，但实际命 名分类时并不严格区分， 通常都称为辅酶名称缩缩写名转转移基团团所含维维生素辅酶I/辅酶IINAD+/N ADP+H+、电子尼克酰胺（ 维生素PP）黄素腺嘌呤二 核苷酸FAD氢原子B2焦硫酸硫胺素TPP醛基B1磷酸吡多醛氨基B6辅酶ACoASH酰基泛酸生物素CO2生物素四氢叶酸FH4一碳单位叶酸辅辅辅辅酶酶1010CoQ10H+、电子•辅酶的作用是在酶促反应中携带和传递底物的电子、原子或作用基团酶 的 结 构 分 类常见的重要辅酶辅酶Q10是什么样的物质？基 础 篇命名辅酶Q10另外一个常用名是泛醌(Ubiquinone)或泛醌10(Ubiquinone -10)物种主要形式长寿哺乳动物Q10鸟类Q10青蛙Q10鼠Q9海鱼Q9-10家蝇Q9虾Q8高等植物Q10藻类Q9微生物Q6-10•辅酶Q(泛醌)实际是一组具有相似结构的分子，在不同物种存在形式不尽相同进化程度高的生物以辅酶Q10为主Molecular Membrane Biology 1990, 9(3):179•因为最先认为这仅是一种醌类物质，称作Q275，随后更多的研究发现这类物质不仅存在于人体所有活性细胞中，而且在各种动植物细胞中都广泛存在，因而采用“泛”(Ubi-)字予以形象地描述辅酶Q10是什么样的物质？基 础 篇脂溶性(Liposolubility)是指物质能在非极性溶剂(如苯、乙醚、四氯化碳、石油醚等)中溶解的性能•难溶于水，不容易被消化吸收，转运扩散较慢•相似相容性，容易穿过生物膜，易于被细胞利用气体和水带电荷的离子碳氢化合物 大分子物质细胞膜阻挡大部分物质自由通过辅酶Q10虽然具有 脂溶性， 但分子量 较大穿越 难度大脂溶性•脂溶性物质的分子中通常带有较长的碳链，一般本身物质属于脂类的均直接具有脂溶性，如脂肪酸、油脂、脂肪等•脂溶性维生素都含有环结构和长的、脂肪族烃链特点辅酶Q10是什么样的物质？基 础 篇简单扩散协助扩散主动转运物质进出细胞膜的几种方式膜结构中物质的组成(占干重的百分比 %） 膜蛋白质质脂碳水化合物 质膜 红细 胞49438 神经鞘18793 肝细胞543610 核膜66322 高尔基体642610 内质网622710 线粒体 外膜5545痕迹量 内膜7822-•除细胞膜外，细胞内还有多种细胞器具有膜结构，辅酶Q10倾向于与膜结合5-12碳的分子容易通过水通道穿 过细胞膜，辅酶Q10为54碳需要脂 类分子或载脂蛋白的协助辅酶Q10是什么样的物质？脂溶性基 础 篇•对苯醌类在碱性下可被氢还原为氢醌，在光、热或适当氧化剂作用下，又很容易被重新氧化成对苯醌•很多醌类化合物，正是通过这种可逆的氧化还原过程，参与生物体内许多重要的氧化还原过程•胡桃的叶及未 成熟果实 •抗菌、抗癌及 中枢神经镇静•白雪花全草等 植物 •抗菌、止咳、 祛痰•丹参 •抗菌及扩张冠状 动脉的作用•大黄根茎 •抗菌、抗肿瘤、泻下醌辅酶Q10是什么样的物质？举例基 础 篇异戊二烯(Isoprene)是一种共轭二烯分子式CH2=C(CH3)CH=CH2，单纯的异戊二烯是脂溶性无色液体环戊二烯 (树脂和农药原料)间戊二烯 (树脂原料)异戊二烯有 害 刺 激 物•容易自身聚合或与别的不饱和化合物共聚合，结构和性能相当于天然橡胶，工业上主要被用来合成橡胶和树脂。

近年来，用异戊二烯合成里那醇、角鲨烯等，这些是进一步合成香料、药品、农药等的中间体•植物中叶绿体可以合成，用来稳定细胞膜具有抗热效果，同时也具有抗氧自由基的作用许多树木将其释放到空气中，与水形成气雾剂，用来防止叶子受到阳光过热伤害以及臭氧等自由基的损害•它是人体内最常见的碳氢化合物(烃)结构，人体(70kg)每天制造17mg在许多食物中也存在低浓度的异戊二烯辅酶Q10是什么样的物质？异戊二烯基 础 篇叶绿醇维生素E维生素K视黄醇（动物源维生素A）（糖蛋白合成载体）多萜醇鲛鲨 烯（体内供氧）番茄红素胡萝卜素樟脑松香酸薄荷醇冰片萜 类•它与多种物质的合成相关辅酶Q10带有长异戊二烯链 •增强脂溶性 •增强附着力萜类化合物是指具有(C5H8)n通式以及其含氧和 不同饱和程度的衍生物，可以看成是由异戊二烯 或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物辅酶Q10的结构与维生素K类似，但功能不同(维生素K促进肝脏合成凝血酶原)辅酶Q10是什么样的物质？异戊二烯基 础 篇举例分子量气体O2 、CO2、NO<50单糖葡萄糖、果糖、核糖<200脂肪酸<300氨基酸20种常见氨基酸平均128脂溶性维生素维生素A、D、E、K <450类固醇激素性激素、皮质激素<400辅酶Q10863多糖淀粉1-10万纤维素10-200万糖原300-1000万蛋白质免疫球蛋白15万左右酶数千-10万肌球蛋白22万比较辅酶Q10是什么样的物质？基 础 篇在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g，与年龄有关；普通人血浆中内源性辅酶Q10的含量为0.7-1g/ml（0.4-1.9  mol/l）辅酶Q10在体内是如何存在的？Journal of Clinical Pharmacology 1990, 30(7):596Archives of biochemistry and biophysics 1992, 295(2):230The Journal of investigative dermatology 1994，102(1):122International journal for vitamin and nutrition research 1989, 59(3):288主要分布在 代谢旺盛的 器官中基 础 篇辅酶Q10在细胞内分布为：细胞核占25-30%，线粒体占40-50%， 微粒体占15-20%，细胞质占5-10%辅酶Q10主要分布在这些膜结构上辅酶Q10在体内是如何存在的？基 础 篇物质种类举例血浓度常用检测方法维生素C4ug/ml分光光度比色 法、 高效液相E10ug/ml微量元素铁1.63ug/g原子吸收分光光 度法 镁19ug/g锌1.05ug/g硒0.12ug/g免疫分子IgG11ug/mlRIA、 ELISA法 IL-2200ng/L检 测临床检测微量或小分子物质一直是较棘手的问题•组织差异取材难度大•地区差异缺乏统一标准•含量低更高灵敏度•操作技术要求高•缺乏商用配套试剂普及率低•开机率低，出结果慢•费用较高辅 酶 Q10 检 测 同 样 存 在 此 类 问 题辅酶Q10在体内是如何存在的？基 础 篇辅酶Q10最主要的检测方法-高效液相色谱法(HPLC)原理供试品制成无水乙醇溶液，进 入高效液相色谱仪进行色谱分离，用 紫外吸收检测器，于波长275nm处检 测辅酶Q10吸收值，计算出其含量主要设备 高效液相色谱仪 色谱柱 紫外吸收检测器取样配成无水乙醇液20μL 注入高效 液相色谱仪275nm处测定吸收 值计算注意：血浆水平并不总是正确反映组织 中的状态 ，例如在骨骼肌和心脏缺乏时，血浆检测 也可能 显示正常检 测辅酶Q10在体内是如何存在的？基 础 篇功能一协助制造能量基 础 篇辅酶Q10 是细胞线粒体呼吸链电子传递的关键独立组分，将不同营养物质分解后释放的能量传递产生可供细胞利用的“能量货币”-ATP概述协助制造能量基 础 篇协助制造能量ATP的产生过程主要包括葡萄糖葡萄糖 糖酵解丙酮酸丙酮酸三羧酸循环氧化磷酸化 外膜基质膜间隙内膜线粒体ATPATPATP细胞外细胞内细胞膜供能物质(主要是葡萄糖) 以丙酮酸形式进入线粒体在三羧酸循环过程中脱氢脱下的氢经呼吸链传给氧生成 水，伴随的电子转移过程释放 出来的能量合成ATPATP是怎样制造出来的？基 础 篇呼吸链协助制造能量呼吸链（ Respiratory chain）又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统•原核细胞的呼吸链位于质膜上，真核细胞则位于线粒体内膜上•NADH和FADH2携带的氢以质子形式脱下，电子沿呼吸链转移到分子氧，形成离子型氧，再与质子结合生成水•放出的能量使ADP和磷酸生成ATP，这种偶联机制称为氧化磷酸化作用胞浆线粒体外膜线粒体内膜线粒体基 质线粒体膜 间隙ATP是怎样制造出来的？基 础 篇呼吸链协助制造能量呼吸链的构成内 膜膜 间 隙基 质•呼吸链包含15种以上组分，主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成•呼吸链在电子传递过程中不断释放自由能，这种能量被用于将氢从基质泵出到内膜外，累积形成了质子梯度，为ATP合成储备了能量ATP是怎样制造出来的？基 础 篇ATP的最终产生呼吸链协助制造能量•当质子(氢)回流时将驱动ATP合成酶合成ATPADP+PiATPATP合成酶ATP是怎样制造出来的？基 础 篇协助制造能量呼吸链呼吸链的全过程动画ATP是怎样制造出来的？基 础 篇避免细胞能量饥饿引起的生理病理改变协助制造能量依据ATP产生的原理可以进行能量治疗小结基 础 篇E能量使者•辅酶Q10是呼吸链中唯一的脂溶性分子•辅酶Q10是膜内唯一不与膜嵌合的成分•辅酶Q10既是递氢体也是递电子体协助制造能量I 辅酶Q10是呼吸链不可缺少的组分辅酶Q10的价值在。