結構生物化學/酶/輔酶
輔酶是一組可以與酶緊密或鬆散結合的輔因子。前者稱為輔基，而後者類似於輔助底物。輔酶是有機小分子，通常來自維生素，是生物反應的關鍵組成部分。使用相同輔酶的酶執行類似的催化機制。
NADH，二核苷酸，一種存在於所有活細胞中的天然輔酶，觸發能量產生並幫助為細胞提供能量。NADH 脫氫酶是一種專門位於線粒體膜中的酶。NADH 催化電子從 NADH 轉移到輔酶 Q (CoQ)。它線上粒體電子傳遞鏈中發揮著至關重要的作用，是第一個酶（複合體 I）。NADH + H+ + CoQ + 4H+in → NAD+ + CoQH2 + 4H+out
透過這種反應，每氧化一個 NADH 分子，複合體將 4 個質子轉運穿過內膜，這有助於透過已建立的電化學勢來產生 ATP。該反應也是可逆的，因為膜電位很高。
組成和結構
NADH 脫氫酶包含 45 個獨立的多肽鏈，使其成為呼吸複合物中最大的一個。具有功能重要性的基本成分是八個鐵硫簇和黃素輔基。線粒體基因組編碼 45 個亞基中的 7 個。NADH 具有“L”形的結構，具有長的膜域和親水的外周域，容納所有已知的氧化還原中心和 NADH 結合位點。
結構
黃素腺嘌呤二核苷酸 FAD：黃素腺嘌呤二核苷酸是一種與參與代謝的重要反應相關的氧化還原輔因子。FAD 在兩種氧化還原狀態之間變化，說明了它的生化作用。它源自核黃素，也稱為維生素 B2，由一個核黃素基團組成，該基團與腺苷二磷酸的磷酸基團結合。FAD 接受兩個氫原子被還原為 FADH。FADH 被認為是一種攜帶能量的分子，也可以作為底物結合線上粒體中，以實現氧化磷酸化過程。FAD 的結構如下所示
醌的基本結構包括任何含有兩個羰基的環狀有機化合物，C=O，它們相鄰或在六元不飽和環中被乙烯基分離，−CH = CH−。醌是一種重要的化學結構，因為它與生物有機體的顏色有關。例如，醌存在於生物色素（如生物色素）中。其中一些包括苯醌、萘醌、蒽醌和多環醌。醌存在於細菌、真菌、各種高等植物形式中，有時也存在於動物中。醌的一個例子是輔酶 Q，也稱為泛醌。泛醌是疏水的，線上粒體內膜中快速擴散；它的結構如下所示
輔酶 A 或 CoA 來自泛酸和三磷酸腺苷 (ATP)，用於代謝中的各個領域，例如脂肪酸氧化和檸檬酸迴圈。它的主要功能是攜帶醯基（如乙醯基）作為硫酯。攜帶乙醯基的輔酶 A 分子也稱為乙醯輔酶 A。輔酶有時表示為 CoA、CoASH 或 HSCoA。輔酶 A 的一種形式是乙醯輔酶 A。乙醯輔酶 A 非常重要，因為它 是 HMG CoA 的前體。乙醯輔酶 A 參與膽固醇和酮的合成。它是乙醯膽鹼中乙醯基的重要組成部分。乙醯輔酶 A 是克雷布斯迴圈中的一個關鍵成分，其中丙酮酸被轉化為乙醯輔酶 A。這種輔酶有一個硫原子，透過不穩定的鍵與乙醯基片段鍵合，使其非常活潑，該酶現在準備將乙酸鹽輸入克雷布斯迴圈以進一步氧化。由於輔酶 A 在化學上是一種硫醇，因此它可以與羧酸反應形成硫酯，因此充當醯基載體。它有助於將脂肪酸從細胞質轉移到線粒體。攜帶乙醯基的輔酶 A 分子也稱為乙醯輔酶 A。當它沒有附著在醯基上時，通常稱為“CoASH”或“HSCoA”。
CoA-SH 的結構如下所示
硫胺素焦磷酸 (TPP) 是由酶硫胺素焦磷酸酶產生的硫胺素（維生素 B1）衍生物。作為輔酶，它存在於所有生命系統中，並且對催化幾種生化反應至關重要。它是在研究周圍神經系統疾病腳氣時首次發現的，腳氣是由飲食中缺乏硫胺素引起的。研究表明，TPP 是人類必需的營養素，能夠預防這種疾病。TPP 是許多酶的輔基，例如：丙酮酸脫氫酶複合物、乙醇發酵中的丙酮酸脫羧酶複合物、α-酮戊二酸脫氫酶複合物、支鏈氨基酸脫氫酶複合物、2-羥基植烷醯輔酶 A 裂解酶和轉酮酶。
TPP 由一個嘧啶環組成，該環連線到一個噻唑環，該環又連線到一個焦磷酸（二磷酸）官能團。噻唑環部分是 TPP 中反應中最活躍的部分，因為它含有反應性氮和硫部分。該部分被認為是該分子的“試劑部分”。該環的 C2 碳透過充當酸並捐獻其質子以形成碳負離子參與一些反應。這種帶負電荷的碳負離子被相鄰四價氮上的正電荷穩定，使反應更有利。這種型別的化合物被稱為“亞甲基形式”。
也稱為 PLP 或 吡哆醛-5'-磷酸 (P5P)，是某些酶的輔基。它是維生素 B6 的活性形式，維生素 B6 包含三種天然有機化合物，吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇。作為輔酶，它參與轉氨基反應以及一些氨基酸的脫羧和脫氨反應。它的醛基與氨基轉移酶的特定賴氨酸基團的 ε-氨基形成席夫鹼鍵。隨後，活性位點賴氨酸殘基的 ε-氨基被氨基酸底物的 α-氨基取代。這導致從去質子化的外醛亞胺形成醌中間體，該醌中間體又可以接受一個質子，然後在不同的位置變成酮亞胺。該酮亞胺被水解，因此氨基保留在複合物上。
PLP 還參與神經遞質血清素和去甲腎上腺素以及血紅蛋白的分子成分血紅素的合成，以及將氨基酸色氨酸轉化為維生素煙酸。
生物素，也稱為維生素 H、維生素 B7 或輔酶 R，與酶（輔基）緊密結合。生物素在脂肪酸和葡萄糖的形成中至關重要。此外，它還有助於碳水化合物、脂肪和蛋白質的代謝。它還有助於促進頭髮生長和皮膚健康。生物素是一種水溶性 B 族維生素，由一個四氫咪唑酮環與一個四氫噻吩環稠合而成。生物素含有一個戊酸取代基，連線到四氫噻吩上的一個碳原子。生物素透過啟用負責葡萄糖、氨基酸和脂肪酸分子重排的酶（丙酮酸羧化酶）發揮作用。生物素缺乏症相當罕見。這種缺乏症是由過度食用生雞蛋清引起的，可以透過補充劑來解決。
四氫葉酸，也稱為四氫葉酸，是葉酸的衍生物。它是一種輔酶，在氨基酸和核酸的代謝中至關重要。此外，它對氨基酸的相互轉化、tRNA 的甲基化和甲酸的產生至關重要。它是在肝臟中由二氫葉酸還原酶從二氫葉酸生成。它作為參與單碳基團轉移的供體基團。四氫葉酸透過受體介導的胞吞作用跨細胞轉運。四氫葉酸用於治療巨幼紅細胞性貧血和巨紅細胞性貧血，這些貧血是由葉酸缺乏引起的。
5'-脫氧腺苷鈷胺素是人體中使用的兩種維生素 B12 形式之一。5'-脫氧腺苷鈷胺素是一種輔酶，甲基丙二醯輔酶 A 突變酶需要這種輔酶將 L-甲基丙二醯輔酶 A 轉換為琥珀醯輔酶 A。這種轉化是體內從脂肪和蛋白質中提取能量的必要步驟。此外，琥珀醯輔酶 A 的產生對於血紅蛋白的產生至關重要，血紅蛋白是將氧氣從肺部輸送到組織的氧結合蛋白。
尿苷二磷酸 N-乙醯葡糖胺 (UDP-GlcNAc) 是一種核苷酸糖，在代謝中充當輔酶。它透過與糖基轉移酶相互作用，在將 N-乙醯葡糖胺殘基轉移到底物中發揮作用。它是在己糖胺生物合成途徑中產生的，該途徑最初從果糖 6-磷酸和谷氨醯胺合成葡萄糖胺 6-磷酸。作為該途徑的最終產物，它進一步用於生產糖胺聚糖、蛋白聚糖和糖脂。
