結構生物化學/催化策略/通用酸鹼催化

通用酸鹼催化涉及除了水以外的分子在酶促反應中充當質子供體或受體。為了避免在反應中形成不穩定的帶電中間體，酶具有適當的位置的功能基團，可以很容易地提供質子或接受質子以穩定過渡態。當一個功能基團接受質子時，它將在催化迴圈結束時釋放或提供質子，反之亦然。參與反應的功能基團包括 His 咪唑、α-氨基、α-羧基、Cys 的硫醇、Glu 和 Asp 羧基的 R 基團、Tyr 的芳香族 OH 和 ARG 的胍基。這些功能基團的質子化取決於 pH 值，因此酶的催化活性對 pH 值敏感。

通用酸鹼催化參與大多數酶促反應，其中各種氨基酸的側鏈充當通用酸或通用鹼。通用酸鹼催化需要與特定酸鹼催化區分開來。

• 特定酸鹼催化是指專門透過 –OH 或 H+ 加速反應。反應速率僅取決於 pH 值（當然，pH 值是 –OH 和 H+ 濃度的函式），而與緩衝液濃度無關。

• 在通用酸鹼催化中，緩衝液透過提供或移除質子來幫助穩定過渡態。因此，反應速率取決於緩衝液濃度以及適當的質子化狀態。

示例

組氨酸的 pKa 值接近中性，因此使其成為通用酸或鹼的最有效候選者，因為它可以提供或接受質子。His 119 充當一個通用酸，向核苷的 5'-羥基提供質子。另一方面，His 12 充當一個通用鹼，從 3'-核苷酸的 2'-羥基接受質子。結果，形成了 2’-3’ 環狀磷酸中間體。當水取代核苷時，His 119 和 His 12 的作用相反。最後，組氨酸的原始質子化狀態恢復。

檔案：ProtonAcceptingDonating.png
His 119 是酸，His 12 是鹼。
檔案：2’-3’ 環狀磷酸中間體 .png
形成了 2'-3' 環狀磷酸中間體。
檔案：ProtonAcceptingDonatingReversed.png
相反地，His 119 是鹼，His 12 是酸。
檔案：OriginalStateofHis.png
His 119 和 His 12 回到其初始狀態。