ما هي وظائف أنهيدراز الكربونيك؟

الأنهيدراز الكربوني هو إنزيم مهم يعمل في الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية وفي البيئة لتثبيت تركيزات ثاني أكسيد الكربون. بدون هذا الإنزيم ، سيكون التحويل من ثاني أكسيد الكربون إلى البيكربونات ، والعكس بالعكس ، بطيئًا للغاية ، وسيكون يكاد يكون من المستحيل إجراء عمليات الحياة ، مثل التمثيل الضوئي في النباتات والأشخاص الذين يزفرون ثاني أكسيد الكربون أثناء ذلك التنفس. على الرغم من أنها تؤدي الكثير من الوظائف المفيدة ، إلا أنها يمكن أن تلحق الضرر أيضًا بجسم الإنسان ، حتى أنها تسبب بعض أشكال السرطان.

يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون كنفايات ناتجة عن تكسير السكريات والدهون وفي التنفس ، لذلك يجب نقله عبر الجسم إلى الرئتين. يقوم الأنهيدراز الكربوني بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك أثناء نقله بواسطة خلايا الدم ، قبل أن يتم تحويله مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لأن العديد من وظائف الجسم تعتمد على درجة حموضة معينة ، فإن الأنهيدراز الكربوني يضبط حموضة البيئة الكيميائية لمنع تلف الجسم.

مثل الخلايا الحيوانية ، تنقل الخلايا النباتية غاز ثاني أكسيد الكربون على هيئة بيكربونات قبل تحويله مرة أخرى لاستخدامه في عملية التمثيل الضوئي لتوليد التغذية للنبات. يتمثل أحد الاختلافات في أن الخلايا النباتية تحصل على ثاني أكسيد الكربون من الهواء والتربة بدلاً من إنتاجه. يمكن أن يكون التركيب مختلفًا تمامًا نظرًا لأنه يحتوي على تسلسل مختلف للأحماض الأمينية ويستخدم الزنك أيون الفلز ، الذي يتفاعل مع ذرات الأكسجين ، أيضًا بآلية مختلفة عن تلك التي لدى البشر و الحيوانات. تم العثور على النسخة النباتية في الجزء السائل من الخلية ، بينما تم العثور على النسخة الحيوانية في الخلية الميتوكوندريا.

يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي في المحيط بواسطة الأنهيدراز الكربوني وتحويله إلى حمض الكربونيك ، مما يؤدي إلى خفض الرقم الهيدروجيني الإجمالي للمحيط بمرور الوقت. مع إطلاق المزيد والمزيد من ثاني أكسيد الكربون ثم إزالته من الغلاف الجوي ، يصبح المحيط أكثر حمضية ، مما قد يكون له آثار ضارة محتملة على الحياة البحرية. ثم تمتص الطحالب البحرية أيونات البيكربونات الذائبة وتحولها إلى ثاني أكسيد الكربون.

على الرغم من أن الإنزيم مفيد في كثير من الحالات ، إلا أنه يحفز أيضًا التأثيرات السلبية على الجسم يتوفر نوع خاص من الأدوية ، يسمى مثبط الأنهيدراز الكربوني ، لمواجهة هذا النشاط. أحد الأمراض التي يسببها نشاط هذا الإنزيم ، وليس الإنزيم نفسه ، هو الجلوكوما ، حيث يؤدي الضغط الناتج عن تراكم السوائل الحمضية إلى تقليل البصر بمرور الوقت. يتم أيضًا تسريع بعض أشكال السرطان عن طريق الأنهيدراز الكربوني أيضًا ، بما في ذلك سرطان المبيض والثدي والقولون والكلى.