結構生物化學/酶/異構酶/磷酸三糖異構酶
磷酸三糖異構酶 (TPI) 是一種異構酶，催化二羥基丙酮磷酸與 D-甘油醛-3-磷酸之間的異構化反應。它參與糖酵解途徑，這是一種許多生物體使用的生化途徑。在該途徑中，TPI 的作用發生在醛縮酶將果糖-1,6-二磷酸裂解後。糖酵解途徑的目的是將葡萄糖代謝成兩個丙酮酸分子，同時產生兩個 ATP 分子。因此，TPI 是一種有助於 ATP 生成的酶，ATP 是所有生物體用作能量來源的分子。
TPI 是“動力學完美酶”的一個例子，這意味著它催化異構化速度如此之快，以至於反應速度由底物的擴散速率決定。這意味著它基本上將遇到的每一個具有 TPI 特異性的分子都異構化。TPI 將異構化速度提高了十個數量級。TPI 的動力學完美部分來自它是一種異構酶；酶不需要等待多個底物結合到活性位點。此外，該機制（見下文）涉及很少的步驟，並且只涉及質子的轉移。
TPI 的催化機制始於穀氨酸殘基從底物的其中一個碳原子上去除氫原子（見圖），而羰基氧脫質子化附近的組氨酸殘基，形成烯二醇中間體。帶負電荷的組氨酸然後脫質子化原始的羥基，生成烯醇化產物。穀氨酸現在充當酸，在中間碳上新增一個質子，形成產物，甘油醛-3-磷酸。最終結果是原始的碳-羥基鍵和碳-氧雙鍵交換位置。
催化行為的一個重要方面是抑制下圖右上角所示的烯二醇中間體。在正常情況下，該分子會失去其磷酸基團，這種降解速度比底物的異構化快兩個數量級。為了抵消這種不希望的分解，在反應發生時，一小段殘基會閉合在活性位點上。反應性中間體被封閉在一個不有利於其自發分解的構象中。
1. Berg, Jeremy M. 2007. Biochemistry. Sixth Ed. New York: W.H. Freeman. 310-323.