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

Reakcje napędzane przez anhydrazy węglowe są niezwykle istotne w wielu tkankach.

1. W komórkach ciemieniowych żołądka dochodzi do wydzielania ogromnej ilości kwasu w postaci jonów wodorowych i protonów do światła, a także jonów wodorowęglanowych do krwi.
2. Komórki w przewodzie trzustkowym pełnią te same funkcje, z tym że ich głównym produktem wydzielniczym jest wodorowęglan zamiast wodoru.
3. Jako anhydraza węglowa przekształca wodorowęglany w jony wodorowe, pomaga w wydychaniu powietrza w płucach.
4. Ezym jest również obecny w kanalikach nerkowych, gdzie produkuje jony wodorowe, które są niezbędne do utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej i płynów w organizmie.
5. 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.
6. 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?

1. Czerwone krwinki
2. Komórki ciemieniowe żołądka
3. Plazma
4. Komórki kanalików nerkowych

A. Prawidłowa opcja to „c”. Anhydrazę węglową możemy znaleźć w komórkach ciemieniowych żołądka, krwinkach czerwonych, a także w komórkach kanalików nerkowych.