结构生物化学/酶/过渡态
根据定义，过渡态是分子结构的瞬态，在这种状态下，分子不再是底物，但尚未成为产物。所有化学反应都必须经过过渡态才能从底物分子形成产物。过渡态是对应于反应坐标上最高能量的状态。与底物或产物相比，它具有更高的自由能；因此，它是最不稳定的状态。过渡态的具体形式取决于特定反应的机制。
在方程式 S → X → P 中，X 是过渡态，它位于吉布斯自由能图上曲线的峰值。
酶通常是蛋白质，它们像催化剂一样起作用。酶使反应速度更快的能力取决于它稳定过渡态的事实。过渡态的能量或，在反应中，活化能是打破反应物某些键所需的最低能量，以便将它们转化为产物。酶通过塑造其活性位点来降低活化能，使其比底物更适合过渡态。当底物结合时，酶可能会拉伸或扭曲关键键并削弱它，从而在反应开始时需要更少的活化能来断裂键。在许多情况下，反应的过渡态在关键原子处具有不同的几何形状（例如，四面体而不是三角平面）。通过优化四面体原子的结合，底物在向过渡态的转变过程中得到帮助，因此降低了活化能，从而使更多分子能够在给定时间段内转化为产物。酶通过多种方式稳定过渡态。酶稳定的一些方式是拥有与过渡态相反电荷的环境，提供不同的途径，并使反应物更容易处于正确的反应方向。
以胰凝乳蛋白酶水解肽为例。
在没有催化剂帮助的情况下，正常的肽水解反应中，水作为亲核试剂攻击亲电的羰基碳。被攻击的碳原子从其初始的 sp2 状态（三角平面）过渡到过渡态的新的 sp3 状态（四面体）。
然而，在胰凝乳蛋白酶的存在下，使用了更好的亲核试剂，即催化三联体——Asp 102、His 57、Ser 195 侧链。此外，氧阴离子孔由酶的 Gly 193 和 Ser 195 的主链 -NH- 基团组成，N-H 基团以这样的方式排列，如果碳原子是四面体的，如过渡态中发现的那样，它们会向底物的 C=O 氧供给强氢键。这会使原始底物的三角平面 C=O 的键发生应变，有助于反应进行到过渡态。氢键也稳定了氧原子上的形式负电荷。通过这种方式，降低了反应的活化能，因此反应速率增加。
1948 年，莱纳斯·鲍林提出，过渡态类似物应该是有效的酶抑制剂。这些分子是特定酶反应底物过渡态的模拟物。由于它们与底物的过渡态非常相似，因此它们可以与酶结合，通常比底物结合得更紧密得多。这些过渡态类似物与酶结合得如此紧密的事实使其成为有效的酶抑制剂。过渡态理论认为，酶催化的发生等效于酶与过渡态的结合比它与基态反应物的结合更强。该理论基于物理化学的两个基本原理：绝对反应速率理论和热力学循环。此外，与底物结合和过渡态结合相关的热力学循环将基本过渡态理论应用于酶催化，这只是鲍林对过渡态结合的定量符号的重述。他指出，酶的催化能力是由于它们对过渡态的高度特异性结合而产生的。