辅酶Q10幻灯片-基础(原创)

Frederick L. Crane(美) 生物学家 1957年发现了辅酶Q10
基 础 篇
Isolation of a quinone from beef heart mitochondria
F.L. Crane, Y. Hatefi, R.L. Lester and Carl Widmer
Biochimica et Biophysica Acta 1957, 25 (1): 220
胞浆
•原核细胞的呼吸链位于质膜上，真核细胞 原
则位于线粒体内膜上
线粒体外膜 线粒体膜 间隙
•NADH和FADH2携带的氢以质子形式脱下，电 N
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
线粒体内膜 线粒体基质
•放出的能量使ADP和磷酸生成ATP，这种偶 放
联机制称为氧化磷酸化作用
基 础 篇
命名
辅酶Q10另外一个常用名是泛醌 泛醌(Ubiquinone)或泛醌10 泛醌10 泛醌 泛醌10(Ubiquinone -10)
•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 因
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？
•化学名 2-(3,7,11,15,19,23,27,31,35,39-癸甲基化学名
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
•英文名 Coenzyme Q10 英文名 •分子式 分子式
C59H90O4
Karl Folkers（美） (1906-1997) 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 年获得美国国家科学奖章 (National Medal of Science)
•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 除 辅酶Q
膜结构中物质的组成(占干重的百分比 %） 膜 蛋白质 脂 碳水化合物 质膜 49 43 8 红细胞 18 79 3 神经鞘 54 36 10 肝细胞 66 32 2 核膜 64 26 10 高尔基体 62 27 10 内质网 线粒体 55 45 外膜 痕迹量 78 22 内膜
多糖
纤维素 糖原 免疫球蛋白
蛋白质
酶 肌球蛋白
基 础 篇
辅酶Q10在体内是如何存在的？
在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g 0.50.5 1.5g，与年龄有关； 0.7- g/ml（0.4mol/l） 普通人血浆中内源性辅酶Q10的含量为0.7-1µg/ml（0.4-1.9 µ mol/l） 0.7
特点 •难溶于水 难溶于水，不容易被消化吸收， 难溶于水 转运扩散较慢 •相似相容性，容易穿过生物膜 容易穿过生物膜， 容易穿过生物膜
辅酶Q10 辅酶Q 虽然具有 脂溶性， 但分子量 较大穿越 难度大
基 础 篇
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
辅酶Q10是什么样的物质？
脂溶性
萜 类
多萜醇 鲛鲨烯 番茄红素
（糖蛋白合成载体）
（体内供氧）
胡萝卜素
辅酶Q 辅酶Q10带有长异戊二烯链 长 •增强脂溶性 •增强附着力
基 础 篇
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是什么样的物质？
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
配成无水乙醇液
主要设备
高效液相色谱仪 色谱柱 紫外吸收检测器
20μL 注入高效 液相色谱仪
275nm处测定吸收 值
基 础 篇
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
ATP
葡萄糖
细胞内
细胞膜
细胞外
葡萄糖
糖酵解 ATP
丙酮酸 外膜 丙酮酸 三羧酸循环 基质
ATP
氧化磷酸化
在三羧酸循环过程中脱氢
膜间隙 线粒体
基 础 篇
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ATP
内膜
协助制造能量
ATP是怎样制造出来的？ 呼吸链
电子传递链，是由一系列电 呼吸链（ Respiratory chain）又称电子传递链 电子传递链 电 子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统 子载体
程，参与生物体内许多重要的氧化还原过程
举例
基 础 篇
•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
辅酶Q10是什么样的物质？
异戊二烯
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 脂溶性无色液体 脂溶性 •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 容
协助制造能量
ATP是怎样制造出来的？
膜
呼吸链
呼吸链的构成
间 隙
•呼吸链包含15种以上组分，主要 呼
基 础 篇
辅酶Q10是什么样的物质？
是一种类维生素物质 类维生素物质，属于脂溶性 脂溶性苯的衍生物 类维生素物质 脂溶性
辅酶Q 辅酶Q10 (Coenzyme Q10, 港台地区翻成酵素10)，又称泛醌(Ubiquinone)，
辅酶Q 辅酶 10
醌结构 quinone 异戊二烯链 Isoprene Chain
常用检测方法
分光光度比色法、 高效液相
•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
基 础 篇
辅酶Q10在体内是如何存在的？
检测
辅酶Q10最主要的检测方法-高效液相色谱法(HPLC)
取样 原理供试品制成无水乙醇溶液，进
•组织差异→取材难度大 •地区差异→缺乏统一标准 物质种类 维生素 举例 C E 铁 微量元素 镁 锌 硒 免疫分子 IgG IL-2 血浓度 4ug/ml 10ug/ml 1.63ug/g 19ug/g 1.05ug/g 0.12ug/g 11ug/ml 200ng/L
RIA、 ELISA法 原子吸收分光光 度法
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
异戊二烯
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 植
间戊二烯
(树脂原料)
有 害 刺 激 物
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
辅酶Q10是什么样的物质？
命名
酶的辅助因子，通常指那些结构较为复杂的非蛋 辅酶(Coenzyme)是一类酶的辅助因子 酶的辅助因子 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 •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 辅 单纯酶
仅由氨基酸构成 常见的重要辅酶
计算
功能一
协助制造能量
基 础 篇
协助制造能量
概述 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
基 础 篇
协助制造能量
ATP是怎样制造出来的？
ATP的产生过程主要包括
供能物质(主要是葡萄糖) 以丙酮酸形式进入线粒体
辅酶Q10是什么样的物质？
脂溶性
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 •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， 脂
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 脂
细胞膜阻挡大部分物质自由通过
•辅酶Q(泛醌)实际是一组具有相似结构的分 辅
子，在不同物种存在形式不尽相同
物种 长寿哺乳动物 鸟类 青蛙 鼠 海鱼 家蝇
主要形式 Q10 Q10 Q10 Q9 Q9-10 Q9 Q8 Q10 Q9 Q6-10
进化程度高的生物
虾 高等植物 藻类 微生物
基 础 篇
以辅酶Q10为主
Molecular Membrane Biology 1990, 9(3):179
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):4752
物质进出细胞膜的几种方式
简单扩散 协助扩散
主动转运
基 础 篇
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 辅酶Q 辅酶 类分子或载脂蛋白的协助
辅酶Q10是什么样的物质？
醌
•对苯醌类在碱性下可被氢还原为氢醌，在光、热或 对
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 很