1904年,英國生物化學傢Arthur Harden和William John Young發現瞭輔酶1 NAD(H). 在他們發現NAD(H)的前幾年,Louis Pasteur剛剛證明在面包、葡萄酒、啤酒等食品的生產過程中,酵母細胞負責發酵過程。Arthur Harden試圖在酵母細胞之外重現發酵過程。在實驗室中,他將酵母細胞中的成分分為兩部分,一部分是熱不穩定的(即加熱會破壞其發酵反應的能力),另一部分是熱穩定的。通過分離然後重新組合,Harden和Young證明熱不穩定部分的發酵能力取決於熱穩定部分。他們推測熱不穩定部分含有一種或多種負責發酵的蛋白質(酶),熱穩定部分含有輔助因子(輔酶)和其他幫助蛋白質進行反應的穩定分子。
作為一名熱(bu)愛(wu)化(zheng)學(ye)的藝術生,Von Euler-Chelpin轉行攻讀化學博士,並繼續Harden和Young的工作,研究發酵反應的細節。他的研究進一步分離瞭酵母細胞的熱穩定部分,“純化”瞭NAD(H)並發現NAD(H)的二核苷酸結構。
1929年,Hans von Euler-Chelpin和Arthur Harden因為在發酵方面的研究獲得諾貝爾化學獎。
左:Hans von Euler-Chelpin 【不會開戰鬥機的藝術生不是好化學傢???】 右:Arthur Harden【正經科學傢,英國皇傢學會院士,騎士,戴維獎章獲得者】
1957年,美國威斯康新大學研究所的Frederick Grane博士領導的研究小組第一次從牛心臟的線粒體中分離出一種黃色物質,同年,英國Morton博士從患有維生素A缺乏癥的老鼠肝臟中也提取到這種化合物,並稱之為泛醌,即普遍存在的醌。泛醌即輔酶Q10,又稱癸烯醌、維生素Q10,是脂溶性維生素類似物。其富含於人心臟、肝臟、腎臟和胰腺中。
NADH和輔酶Q10都參與細胞的有氧呼吸,它們共同出現在電子傳遞鏈過程中。NADH的[H]蘊含大量能量,NADH是電子和[H]的供體。在電子傳遞鏈的起始端,NADH將兩個電子傳遞給復合體Ⅰ(NADH:輔酶Q 氧化還原酶復合體),然後電子經鐵硫蛋白傳遞給輔酶Q。復合體Ⅱ(琥珀酸脫氫酶)從琥珀酸得到電子,也傳遞給輔酶Q。輔酶Q將從這兩個復合體接受的電子傳遞給復合體Ⅲ(輔酶Q:細胞色素C氧化還原酶復合體),最後傳遞給氧,O2接受電子並結合H+,產生H2O。
有氧呼吸中電子傳遞鏈過程,發生於線粒體內膜上
在電子傳遞鏈中,NADH是電子的供體,而輔酶Q10是電子的傳遞體。輔酶Q10,鑲嵌於線粒體的脂質內膜上,它本身的脂溶性也使它在膜上具有高度流動性。NADH是水溶性成分,除瞭提供電子,它提供[H],作用等同於為氧化磷酸化提供能量。
兩者對於能量的促進作用又有何異同呢?專註於生物能量研究的喬治·伯克梅爾教授給出瞭見解:
翻譯過來就是:
兩者都支持細胞能量生產。輔酶Q10參與細胞能量產生,但其水平遠低於NADH。輔酶Q10需要NADH將其轉化為還原形式。隻有在其還原形式下,輔酶Q10才具有活性,並且可以將電子從NADH傳遞到氧氣,然後以ATP的形式產生能量。
我認為輔酶Q10應該始終與足量的NADH共同服用。相比之下,即使沒有氧氣(在厭氧條件下),NADH也可以在沒有輔酶Q10的情況下產生能量。當高水平運動員長時間運動(馬拉松運動員或自行車賽)時,他們的肌肉會處於厭氧狀態。即使在這些情況下,NADH也能產生能量分子ATP,而輔酶Q10則無法在無氧條件下產生能量ATP。 NADH在產生細胞能量方面遠遠優於其他產品。
但是,在結合輔酶Q10使用時會增加NADH的產生能量的能力。然而,除瞭產生能量外,NADH還具有更多的身體功能。它的的確確能修復細胞和DNA損傷,它刺激免疫系統,它刺激神經遞質,腎上腺素,多巴胺和5-羥色胺的生物合成。它刺激NO(一氧化氮)的產生,NO誘導許多器官如心臟,肺,腦和腎中的血管松弛。
其實對比結果顯而易見:
在其他功效方面比如抗氧化、提升免疫力、增強活力、延緩衰老,NADH和輔酶Q10的作用或許不相上下。不過單從能量而言,NADH既能供能又能促進細胞自身的能量代謝,應該算技高一籌。