辅酶和辅因子是许多酶进行催化活性所需的非蛋白质组分。辅因子是无机离子如金属离子，而辅酶是有机分子，通常源自维生素，充当电子、原子或功能基团的载体。全酶指含有辅因子的完整、催化活性的酶，而脱辅基酶仅指蛋白质部分。

金属离子辅因子

金属离子通过多种机制参与酶催化。锌是300多种酶的辅因子，包括醇脱氢酶、碳酸酐酶和基质金属蛋白酶。它作为路易斯酸发挥作用，协调底物分子并稳定负电荷。铁对细胞色素、血红蛋白和参与电子转移的铁硫簇蛋白至关重要。镁是所有使用ATP作为底物的激酶所必需的，形成实际的底物MgATP。钙激活许多信号蛋白，对凝血因子至关重要。铜存在于细胞色素c氧化酶和超氧化物歧化酶中。

NAD⁺和NADH

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸源自烟酸，在氧化还原反应中充当氢负离子载体。NAD⁺接受两个电子和一个质子形成NADH。它是分解代谢途径中的主要电子受体，包括糖酵解、柠檬酸循环和脂肪酸氧化。NADH随后将电子提供给电子传递链用于ATP合成。NAD⁺/NADH比率反映细胞的氧化还原状态。

NADP⁺和NADPH

NADP⁺与NAD⁺结构相同，只是在腺嘌呤核苷酸的核糖上多了一个磷酸基团。NADPH充当还原性生物合成的电子供体而非用于能量产生。它为脂肪酸合成、胆固醇合成和谷胱甘肽的还原提供还原当量。磷酸戊糖途径是NADPH的主要来源，胞质中高NADPH与NADP⁺比率推动生物合成反应。

FAD和FMN

黄素腺嘌呤二核苷酸和黄素单核苷酸源自核黄素，在氧化还原反应中充当电子载体。与NAD⁺不同，黄素可以传递一个或两个电子，可以以完全氧化、半醌或完全还原形式存在。FAD紧密结合于酶如柠檬酸循环中的琥珀酸脱氢酶和脂肪酸氧化中的脂酰辅酶A脱氢酶。FMN是电子传递链复合体I中的辅因子。

辅酶A

辅酶A源自泛酸，充当酰基载体。末端的硫醇基团与羧酸形成硫酯键，产生活化的酰基辅酶A分子。乙酰辅酶A是连接碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢的中心代谢物。琥珀酰辅酶A是柠檬酸循环的中间体。脂酰辅酶A衍生物是脂肪酸氧化和合成的活化底物。

硫胺素焦磷酸

硫胺素焦磷酸源自维生素B₁，充当催化α-酮酸脱羧和转酮醇反应的酶的辅因子。它通过稳定脱羧后形成的碳负离子中间体发挥作用。丙酮酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、转酮醇酶和丙酮酸脱羧酶都需要TPP。

磷酸吡哆醛

磷酸吡哆醛源自维生素B₆，对所有涉及氨基酸转化的反应至关重要。它与氨基酸形成希夫碱，稳定转氨、脱羧和消旋的中间体。转氨酶使用PLP在氨基酸和α-酮酸之间转移氨基，将氨基酸代谢与柠檬酸循环连接起来。

生物素

生物素在羧化反应中充当活化二氧化碳的载体。它通过赖氨酸残基共价附着于羧化酶。生物素依赖性酶包括乙酰辅酶A羧化酶、丙酮酸羧化酶和丙酰辅酶A羧化酶。生物素化的酶捕获CO₂作为羧基生物素，并将其转移给受体底物。

四氢叶酸

四氢叶酸源自叶酸，充当各种氧化态的一碳单位载体。它参与核苷酸合成、氨基酸代谢和甲基化反应。叶酸循环提供嘌呤和胸苷酸合成所需的碳单位，使其成为抗癌药物如甲氨蝶呤的靶点。