结构生物化学/酶/异构酶/磷酸三糖异构酶
磷酸三糖异构酶 (TPI) 是一种异构酶，催化二羟基丙酮磷酸与 D-甘油醛-3-磷酸之间的异构化反应。它参与糖酵解途径，这是一种许多生物体使用的生化途径。在该途径中，TPI 的作用发生在醛缩酶将果糖-1,6-二磷酸裂解后。糖酵解途径的目的是将葡萄糖代谢成两个丙酮酸分子，同时产生两个 ATP 分子。因此，TPI 是一种有助于 ATP 生成的酶，ATP 是所有生物体用作能量来源的分子。
TPI 是“动力学完美酶”的一个例子，这意味着它催化异构化速度如此之快，以至于反应速度由底物的扩散速率决定。这意味着它基本上将遇到的每一个具有 TPI 特异性的分子都异构化。TPI 将异构化速度提高了十个数量级。TPI 的动力学完美部分来自它是一种异构酶；酶不需要等待多个底物结合到活性位点。此外，该机制（见下文）涉及很少的步骤，并且只涉及质子的转移。
TPI 的催化机制始于谷氨酸残基从底物的其中一个碳原子上去除氢原子（见图），而羰基氧脱质子化附近的组氨酸残基，形成烯二醇中间体。带负电荷的组氨酸然后脱质子化原始的羟基，生成烯醇化产物。谷氨酸现在充当酸，在中间碳上添加一个质子，形成产物，甘油醛-3-磷酸。最终结果是原始的碳-羟基键和碳-氧双键交换位置。
催化行为的一个重要方面是抑制下图右上角所示的烯二醇中间体。在正常情况下，该分子会失去其磷酸基团，这种降解速度比底物的异构化快两个数量级。为了抵消这种不希望的分解，在反应发生时，一小段残基会闭合在活性位点上。反应性中间体被封闭在一个不有利于其自发分解的构象中。
1. Berg, Jeremy M. 2007. Biochemistry. Sixth Ed. New York: W.H. Freeman. 310-323.