生物素（Biotin）又称维生素H、辅酶R，是水溶性维生素，也属于维生素B族，B7。分子式为：C10H16N2O3S。它是合成维生素C的必要物质，是脂肪和蛋白质正常代谢不可或缺的物质。是一种维持自然生长、发育和正常机能健康必要的营养素。

一、作用

1. 羧化反应的辅酶：生物素是多种羧化酶的辅酶，参与细胞内的羧化反应。这些羧化酶包括乙酰辅酶 A 羧化酶、丙酮酸羧化酶、丙酰辅酶 A 羧化酶和 β- 甲基巴豆酰辅酶 A 羧化酶等。在这些反应中，生物素作为载体，将二氧化碳从一个底物转移到另一个底物上，从而促进羧化反应的进行，为细胞代谢提供重要的中间产物。

2. 参与脂肪酸合成：在脂肪酸合成过程中，乙酰辅酶 A 羧化酶是关键酶，生物素作为该酶的辅酶，使乙酰辅酶 A 羧化生成丙二酰辅酶 A。丙二酰辅酶 A 是脂肪酸合成的重要原料，为脂肪酸链的延伸提供二碳单位。因此，生物素对于脂肪酸的合成至关重要，影响着细胞内脂肪的合成与储存。

3. 影响糖代谢：丙酮酸羧化酶在生物素的参与下，可将丙酮酸羧化为草酰乙酸。草酰乙酸在糖异生途径中起着重要作用，它可以进一步转化为磷酸烯醇式丙酮酸，进而生成葡萄糖。此外，草酰乙酸还参与三羧酸循环，将糖代谢与其他代谢途径联系起来，调节细胞内的能量代谢平衡。

4. 参与氨基酸代谢：生物素参与丙酰辅酶 A 羧化酶催化的反应，将丙酰辅酶 A 转化为甲基丙二酰辅酶 A，后者进一步异构化为琥珀酰辅酶 A 进入三羧酸循环。这一过程对于某些氨基酸（如缬氨酸、异亮氨酸和蛋氨酸）的代谢至关重要，确保这些氨基酸能够被正确地分解和利用，同时也为细胞提供能量和其他代谢中间产物。

二、调控机制

1. 基因表达调控：生物素可以通过影响某些基因的表达来调控细胞代谢途径。例如，生物素缺乏会导致乙酰辅酶 A 羧化酶和脂肪酸合成酶等基因的表达下降，从而减少脂肪酸的合成。这是因为生物素可以与生物素响应元件结合，调节相关基因的转录活性，进而影响细胞内酶的合成和代谢途径的活性。

2. 酶活性调节：生物素作为羧化酶的辅酶，直接参与酶的催化活性中心的形成。生物素与羧化酶蛋白的特定结构域结合，形成具有活性的全酶。当生物素供应不足时，羧化酶无法形成完整的活性中心，酶活性降低，导致相应的代谢途径受到抑制。反之，充足的生物素供应可以保证羧化酶的活性，维持细胞代谢的正常进行。

代谢物反馈调节：生物素参与的代谢途径产生的代谢物可以通过反馈调节机制影响生物素的功能和代谢途径的活性。例如，脂肪酸合成的产物脂肪酸可以反馈抑制乙酰辅酶 A 羧化酶的活性，减少丙二酰辅酶 A 的生成，从而调节脂肪酸的合成速度。这种反馈调节机制可以使细胞根据自身的代谢需求和能量状态，灵活地调整生物素参与的代谢途径的活性，维持细胞内代谢的平衡。