辅酶Q10的基本生理作用课件

辅酶Q10基本的生理作用辅酶Q10辅酶Q10基本的生理作用辅酶Q101辅酶Q10(CoenzymeQ10,CoQ10)，又称泛醌(Ubiquinone)，是一种类维生素物质，属于脂溶性苯的衍生物FrederickL.Crane(美)1957年发现了辅酶Q10异戊二烯链IsopreneChain醌结构quinone辅酶Q10Isolationofaquinonefrombeefheartmitochondria

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

BiochimicaetBiophysicaActa

1957,25(1):220辅酶Q10(CoenzymeQ10,CoQ10)，又称2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KarlFolkers（美）(1906-1997)1958年确定了辅酶Q10的结构英文名CoenzymeQ10

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℃CoenzymeQ.I.structurestudiesoncoenzymeQgroupDonaldE.

Wolf,CarlH.

Hoffman,NelsonR.

Trenner,ByronH.

Arison,CliffordH.

Shunk,BruceO.

Linn,JamesF.

McPherson,Karl

FolkersJournaloftheAmericanChemicalSociety1958,80(17):4752化学名2-(3,7,11,15,19,23,27,31,33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(Coenzyme)是一类酶的辅助因子，通常指那些结构较4辅酶Q10另外一个常用名是泛醌(Ubiquinone)或泛醌10(Ubiquinone-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MolecularMembraneBiology

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另外一个常用名是泛醌(Ubiquinone)或泛醌5维生素C

1747年胆碱1850年维生素B11912年维生素A1917年维生素D1922年维生素E

1922年维生素B21926年维生素K1929年维生素B31933年维生素B6

1934年维生素B5

1937年维生素B9

1945年维生素B121948年维生素的发现历史维生素是维持人体生命活动必需的一类有机物质，也是六大营养物质之一，是维持和调节机体正常代谢的重要物质外源性

人体自身不可合成（维生素D例外），需要通过食物补充微量性

人体所需量很少，日需要量常以毫克(mg)或微克(μg)计算，但是可以发挥巨大作用调节性

维生素必需能够调节人体新陈代谢或能量转变，许多维生素是酶的辅酶或者是辅酶的组成分子特异性

缺乏了某种维生素后，人将呈现特有的病态

维生素的定义需符合以下特点维生素C1747年维生素的发现历史维生素是维持人6维生素B族中有一些化合物曾经被认为是维生素，如维生素B4（腺嘌呤）等维生素F——最初是用于表示人体必需而又不能自身合成的脂肪酸（FattyAcid以F开头）维生素K——氯胺酮作为镇静剂在某些娱乐性药物（毒品）的成分中被标为维生素K，俗称为“K它命”。真正的维生素K是萘醌的衍生物，又被称为凝血维生素维生素Q——即辅酶Q10维生素S——有些人建议将水杨酸（SalicylicAcid）命名为维生素S维生素T——在一些资料中被用来指代从芝麻中提取的物质，它没有单一而固定的成分，功能和效果也没有明确的判断。在某些场合，作为睾丸酮（Testosterone）的俚语称呼。维生素U——某些制药企业使用维生素U来指代氯化甲硫氨基酸，这是一种抗溃疡剂，主要用于治疗胃溃疡和十二指肠溃疡维生素V——这是对治疗ED的药物西地那非（SildenafilCitrate，商品名：万艾可/威而钢/Viagra）的口语称呼。类维生素和“伪”维生素在维生素的发现过程中，有些化合物被误认为是维生素，还有些化合物因为商业利益而被故意错误地命名为维生素维生素B族中有一些化合物曾经被认为是维生素，如维生素B4（腺7维生素A(视黄醇)286.44维生素B1(硫胺)300.81维生素B2(核黄素)376.37维生素B3(烟酸)123.11维生素B6(吡哆素)231.14维生素B2(氰钴胺素)1355.42维生素B9(叶酸)441.4维生素C(抗坏血酸)176.12维生素D(钙化醇)396.7维生素E(生育酚)430.71脂溶性水溶性维生素A(视黄醇)286.44维生素B1(硫胺)300.818脂溶性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脂溶性是指物质能在非极性溶剂(如苯、乙醚、四氯化碳、石油醚等9具有极性的磷脂使生物膜具有屏障作用，大多数水溶性物质不能自由通过，只允许亲脂性物质通过胆固醇起到膜的加固作用细胞膜结构具有极性的磷脂使生物膜具有屏障作用，大多数水溶性物质不能自由10简单扩散协助扩散主动转运物质进出细胞膜的方式除细胞膜外，细胞内还有多种细胞器具有膜结构，辅酶Q10倾向于与膜结合简单扩散协助扩散主动转运物质进出细胞膜的方式除细胞膜外，细胞11醌是特殊的不饱和环状共轭二酮，它不是芳香环，没有芳香性醌型结构有对位、邻位两种，主要分为苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌四大类苯环上含有两个酮羰基的一类物质，统称醌醌是特殊的不饱和环状共轭二酮，它不是芳香环，没有芳香性苯环上12醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中醌类化合物在植物界分布较广泛，高等植物中大约有50多个科100余属的植物中含有醌类历史上，醌类化合物曾在染料工业中占有重要地位，最知名的蒽醌染料是茜素，是一种早为古埃及人和古波斯人所知道的天然染料。它存在于亚洲的茜草根中天然药物如大黄、虎杖、何首乌、决明子、丹参、番泻叶、芦荟、紫草中的有效成分都是醌类化合物泻下作用：大黄中二蒽酮类成分抗菌作用：大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等其它作用：抗病毒、抗肿瘤、止血、利尿茜草醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（-OH、-OM13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14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异戊二烯(Isoprene)是一种共轭二烯环戊二烯间戊二烯异15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16辅酶Q10的基本生理作用ppt课件17在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g普通人血浆内源性辅酶Q10的含量在0.7-1g/ml左右在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g18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19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，20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在细胞内分布为：细胞核占25-30%，线粒体占40-50%，21主要依赖人体自身合成主要依赖人体自身合成22至少涉及17步化学过程，需要至少7种维生素

(VB2、VB3、B6、B12、叶酸

、VC和泛酸)以及一些微量元素，极易受到影响其中法呢基焦磷酸FPP是重要的中间产物，还参与体内其他多种物质合成酪氨酸是人体必需的一种芳香族氨基酸，是体内多种肽类激素合成的原料(如甲状腺素、肾上腺素、去甲肾上腺素)，也是皮肤黑色素(经酪氨酸酶转化)合成的原料，并与神经元的传递以及中枢神经系统功能有密切关系。富含食物包括动物内脏、甲壳类水产品、豆类等。乙酰辅酶A是体内糖、脂、氨基酸代谢相互联系的枢纽物质。既是丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸-氧化的产物，也是脂肪酸合成、胆固醇合成和酮体生成的碳来源。乙酰辅酶A的主要成分在食物中广泛存在，细胞中含量丰富，一般无需特别补充合成受多种基因的调控，目前尚未搞清；氧气和抗氧化压力会诱导合成增强，而他汀药物会抑制合成；外源性吸收不会抑制自身合成至少涉及17步化学过程，需要至少7种维生素(VB2、VB323尚不完全明确，在多种细胞器中都发现参与合成的酶倾向于认为辅酶Q10主要在内质网-高尔基体中合成然后进入到其他位置线粒体过氧化物酶体高尔基体内质网尚不完全明确，在多种细胞器中都发现参与合成的酶线粒体过氧化物24食物补充是次要的来源途径虽然食物中含有辅酶Q，但普遍水平低，对人体辅酶Q10的水平贡献不大食物补充是次要的来源途径虽然食物中含有辅酶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辅酶Q10通过小肠的简单协助扩散方式吸收吸收不需要能量，但需要脂类分子作载体和保持浓度梯度；单一分子才能被吸收，同时碳水化合物(糖类)并不能增加其吸收辅酶Q10穿过小肠细胞后进入到淋巴管中被转运，随后才进入血液，吸收的辅酶Q10在腹腔淋巴管中2-3小时达到高峰，而静脉血中达到高峰需要6-8小时在淋巴和血液中辅酶Q10主要以还原态(90-95%)结合在低密度脂蛋白(LDL)上，但向肝脏的转运需通过门静脉，不通过淋巴循环淋巴液内含淋巴细胞，由组织液渗入淋巴管后形成。淋巴液在淋巴管内单向流动，最后流入静脉，是组织液流入血液的媒介淋巴系统也是循环系统的重要辅助部分，其主要作用在于回收蛋白质；运输脂肪和其他营养物质；调节血浆和组织间液的液体平衡；清除细菌和异常细胞总的淋巴循环速度是100ml/min，而血流则达到5000ml/min辅酶Q10通过肠系膜淋巴管-肠淋巴干-胸导管入血辅酶Q10通过小肠的简单协助扩散方式吸收吸收不需要能量，但需27辅酶Q10的消化吸收方式与脂溶性维生素类似辅酶Q10的消化吸收方式与脂溶性维生素类似28组织中辅酶Q10的更新率为50-125小时原形胆汁粪便代谢产物完整的环+短羧化侧链肝脏重分泌重新合成利用磷酸化产物尿辅酶Q10结构稳定不易分解，更多以原形或衍生物形式代谢组织中辅酶Q10的更新率为50-125小时原形胆汁代谢产物完29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30三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate,ATP)是一种核苷酸，作为细胞内能量传递的“能量货币”，储存和传递化学能ATP的结构高能磷酸键水解时释放能量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的结构高能磷酸键水解时释放能量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神经细胞代谢三磷酸鸟苷GTP琥珀酸辅酶A转变磷酸肌酸肌肉能量储备物磷酸烯醇式丙酮酸PEP糖酵解和糖异生中间物1,3-二磷酸甘油酸1,3BPG糖酵解中间物乙酰辅酶A

Acetyl-CoA高能硫酯键是生命起源过程中的能量物质其他的高能化合物三磷酸尿苷UTP三磷酸胞CTP三磷酸鸟苷32谁需要ATP提供能量渗透能细胞膜主动运输机械能肌肉收缩、鞭毛摆动、腺体分泌电能生物电、神经冲动传导化学能大分子物质合成或分解的起始阶段热能维持体温光能低等生物的发光人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔，每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗外源性ATP不易进入细胞，且与体内需要的量比较，可能提供的量微不足道，主要依赖自身制造合成谁需要ATP提供能量渗透能细胞膜主动运输机械能肌肉收缩、鞭毛33三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TCA）也称柠檬酸循环（Citricacidcycle），Krebs循环机体获取能量的主要方式1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP，其中三羧酸循环生成20个ATP糖、脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路。体内三种主要有机物互变的联结机构三羧酸循环的生理意义三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle34有氧代谢是人体主要的能量制造方式，不同的营养成分可通过转化以不同方式进入三羧酸循环有氧代谢是人体主要的能量制造方式，不同的营养成分可通过转化以35循环中脱下的四对氢，可进入呼吸链氧化磷酸化生成ATP，是体内ATP生成最多的反应阶段CoA-SH+3NAD++FAD+GDP+Pi→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H++CoA-SH循环中脱下的四对氢，可进入呼吸链氧化磷酸化生成ATP，是体内36三羧酸循环中产生的NADH+H+和FADH2中的氢经呼吸链传给氧生成水氧化过程中释放出来的能量合成ATP这个过程在线粒体内膜上完成三羧酸循环中产生的NADH+H+和FADH2中的氢经呼吸链传37线粒体的结构线粒体的结构38呼吸链的构成呼吸链的构成39ATP的合成ATP的合成40ATP的合成ATP的合成41避免细胞能量饥饿引起的生理病理改变小结避免细胞能量饥饿引起的生理病理改变小结42辅酶Q10的价值在何处能量使者辅酶Q10是呼吸链中唯一的脂溶性分子辅酶Q10是唯一不与膜嵌合的成分辅酶Q10既是递氢体也是递电子体辅酶Q10的价值在何处能量使者辅酶Q10是呼吸链中唯一的脂溶43辅酶Q10的价值在何处辅酶Q10把进入呼吸链的氢完整地收集起来，并将电子向下游传递，氢传递到呼吸链末端与氧反应生成水，释放的能量转化为ATP贮藏起来供细胞利用。能量瓶颈不同来源的递氢/递电子体均需通过辅酶Q10的帮助才能向下游传递辅酶Q10的价值在何处辅酶Q10把进入呼吸链的氢完整地收集起44任何包含一个未成对电子的原子、原子团、分子或离子均称之为自由基自由基是人体生命活动中多种生化反应的中间代谢产物，体内的自由基既可以是内源性的，也可以是外源性的线粒体是细胞内自由基的主要来源，大约有2-5%的氧分子在有氧代谢过程中转变为氧自由基。一些自由基会成为生物武器或调节生理功能，过多的自由基则会造成伤害。有利有弊任何包含一个未成对电子的原子、原子团、分子或离子均称之为自由45人体内主要的自由基活性氧自由基(ROS)超氧阴离子自由基O2-•

羟自由基OH-•脂氧自由基过氧化氢H2O