Ein Zymogen (/ˈzaɪmədʒən, -moʊ-/), auch Proenzym (/ˌproʊˈɛnzaɪm/) genannt, ist ein inaktiver Vorläufer eines Enzyms. Ein Zymogen erfordert eine biochemische Veränderung (z. B. eine Hydrolysereaktion, die das aktive Zentrum freilegt, oder eine Änderung der Konfiguration, um das aktive Zentrum freizulegen), damit es zu einem aktiven Enzym wird. Die biochemische Veränderung findet in der Regel in den Golgi-Körpern statt, wo ein bestimmter Teil des Vorläuferenzyms abgespalten wird, um es zu aktivieren. Das inaktivierende Stück, das abgespalten wird, kann eine Peptideinheit sein oder unabhängig voneinander gefaltete Domänen mit mehr als 100 Resten. Obwohl sie die Fähigkeit des Enzyms einschränken, helfen diese N-terminalen Verlängerungen des Enzyms oder ein „Prosegment“ oft bei der Stabilisierung und Faltung des Enzyms, das sie hemmen.
Die Bauchspeicheldrüse sondert Zymogene ab, teilweise um zu verhindern, dass die Enzyme Proteine in den Zellen verdauen, in denen sie synthetisiert werden. Enzyme wie Pepsin werden in Form von Pepsinogen, einem inaktiven Zymogen, gebildet. Pepsinogen wird aktiviert, wenn die Hauptzellen es an die Magensäure abgeben, deren Salzsäure es teilweise aktiviert. Ein anderes, teilweise inaktiviertes Pepsinogen vervollständigt die Aktivierung, indem es das Peptid entfernt und das Pepsinogen in Pepsin verwandelt. Zu einer unbeabsichtigten Aktivierung von Zymogenen kann es kommen, wenn der Sekretionskanal in der Bauchspeicheldrüse durch einen Gallenstein verstopft ist, was zu einer akuten Pankreatitis führt.
Pilze geben ebenfalls Verdauungsenzyme als Zymogene in die Umwelt ab. Die äußere Umgebung hat einen anderen pH-Wert als das Innere der Pilzzelle, und dadurch wird die Struktur des Zymogens in ein aktives Enzym umgewandelt.
Eine weitere Möglichkeit, wie Enzyme in inaktiver Form existieren und später in aktive Formen umgewandelt werden können, ist die, dass sie nur aktiviert werden, wenn ein Cofaktor, ein so genanntes Coenzym, gebunden ist. In diesem System wird die inaktive Form (das Apoenzym) zur aktiven Form (das Holoenzym), wenn das Coenzym bindet.
Im Zwölffingerdarm werden die Zymogene der Bauchspeicheldrüse, Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Proelastase und Procarboxypeptidase durch Enteropeptidase und Trypsin in aktive Enzyme umgewandelt. Chymotrypsinogen, eine einzelne Polypeptidkette mit 245 Aminosäureresten, wird in Alpha-Chymotrypsin umgewandelt, das aus drei Polypeptidketten besteht, die durch zwei der fünf Disulfidbindungen in der Primärstruktur von Chymotrypsinogen verbunden sind.