Anhydraza węglowa
Konwersja, która zachodzi pomiędzy wodą, dwutlenkiem węgla i zdysocjowanymi jonami kwasu węglowego, jest katalizowana przez grupę enzymów, które tworzą anhydrazę węglową lub dehydratazę węglanową. Miejscem aktywnym dla większości anhydrazy węglowej jest jon cynku, w wyniku czego jest ona klasyfikowana jako metaloenzymy.
Other than helping in the transport of carbon dioxide, the enzym also maintains acid-base balance, aids in the regulation of pH, and helps maintain fluid balance.
However, the exact role of the enzyme depends primarily on its location. Na przykład, w wyściółce żołądka anhydraza węglowa wytwarza kwas. Natomiast w nerkach, dzięki kontroli jonów wodorowęglanowych, zawartość wody w komórce staje się niespokojna. Jony wodorowęglanowe wpływają również na zawartość wody w oczach, jednak w przypadku nagromadzenia się płynu mogą powodować jaskrę.
Definicja anhydrazy węglanowej
Są to metaloenzymy zawierające cynk, które działają jako katalizatory w odwodnieniu wodorowęglanów, a także uwodnieniu dwutlenku węgla.
Reakcja odwracalna dla tego procesu przebiega następująco:
CO2 + H2O <> HCO3- + H+
Mimo że jest to jeden z szybko reagujących enzymów, szybkość działania anhydrazy węglowej jest hamowana przez szybkość dyfuzji substratów.
Rodziny anhydrazy węglowej
Istnieje pięć rozpoznawalnych rodzin anhydrazy węglowej. Nie wykazują one jednak żadnego podobieństwa w sekwencji aminokwasów i uważamy, że jest to przykład ewolucji konwergentnej. Anhydraza węglowa jest sklasyfikowana następująco:
- Alfa-CA lub α-CA
- Beta-CA lub β-CA
- Gamma-CA lub γ-CA
- Delta-CA lub δ-CA
- Zeta-CA lub ζ-CA
Funkcje anhydrazy węglowej
Energia aktywacji enzymu
Reakcje napędzane przez anhydrazy węglowe są niezwykle istotne w wielu tkankach.
- W komórkach ciemieniowych żołądka dochodzi do wydzielania ogromnej ilości kwasu w postaci jonów wodorowych i protonów do światła, a także jonów wodorowęglanowych do krwi.
- Komórki w przewodzie trzustkowym pełnią te same funkcje, z tym że ich głównym produktem wydzielniczym jest wodorowęglan zamiast wodoru.
- Jako anhydraza węglowa przekształca wodorowęglany w jony wodorowe, pomaga w wydychaniu powietrza w płucach.
- Ezym jest również obecny w kanalikach nerkowych, gdzie produkuje jony wodorowe, które są niezbędne do utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej i płynów w organizmie.
- Produkuje dwutlenek węgla we wszystkich komórkach przez metabolizm. Ponadto, czerwone krwinki usuwają go z organizmu. Z pomocą enzymu, czerwone krwinki przekształcają większość z nich w wodorowęglan do transportu. Po tym, ponownie wydycha dwutlenek węgla ponownie w płucach.
- Używamy również inhibitorów CA do celów terapeutycznych. Używamy acetazolamid jako prototyp dla leków, które czasami używamy jako diuretyk. Jest on dość przydatny w leczeniu kilku schorzeń oraz w terapii kilku rodzajów jaskry.
Mechanizm działania anhydrazy węglanowej
Jon cynku w enzymie możemy zlokalizować we wgłębieniu w kształcie stożka, z trzema łańcuchami bocznymi histydyny, a w czwartej pozycji znajduje się cząsteczka rozpuszczalnika. Jednakże czwarta histydyna znajduje się w pobliżu ligandu wodnego, co pomaga w tworzeniu centrum Zn- OH, do którego przyłącza się dwutlenek węgla, powodując powstanie wodorowęglanu cynku.
Rozwiązane pytania dla Ciebie
Q.Gdzie anhydraza węglowa nie występuje?
- Czerwone krwinki
- Komórki ciemieniowe żołądka
- Plazma
- Komórki kanalików nerkowych
A. Prawidłowa opcja to „c”. Anhydrazę węglową możemy znaleźć w komórkach ciemieniowych żołądka, krwinkach czerwonych, a także w komórkach kanalików nerkowych.