Hvad er funktionerne af kulsyreanhydrase?

Kulsyreanhydrase er et afgørende enzym, der fungerer i dyreceller, planteceller og i miljøet for at stabilisere kuldioxidkoncentrationer. Uden dette enzym ville omdannelsen fra kuldioxid til bicarbonat og omvendt være ekstremt langsom, og det ville være næsten umuligt at udføre livsprocesser, såsom fotosyntese i planter og mennesker, der udånder kuldioxid under respiration. Selvom det udfører mange gavnlige funktioner, kan det også skade menneskekroppen og endda forårsage nogle former for kræft.

Kuldioxid produceres som affald fra nedbrydning af sukker og fedt og i åndedræt, så det skal transporteres gennem kroppen til lungerne. Kulsyreanhydase omdanner CO2 til kulsyre, når det transporteres af blodlegemer, inden det omdannes til kuldioxid. Da mange kropsfunktioner er afhængige af en bestemt pH-værdi, justerer kulsyreanhydrase surheden i det kemiske miljø for at forhindre skader på kroppen.

Ligesom dyreceller transporterer planteceller kuldioxid som bicarbonat, før de omdannes til brug for fotosyntese til generering af ernæring til planten. En forskel er, at planteceller får kuldioxid fra luft og jord i stedet for at producere det. Strukturen kan være næsten helt anderledes, da den har en anden aminosyresekvens og bruger en zink metalion, der interagerer med iltatomer, også i en anden mekanisme end hos mennesker og dyr. Planteversionen findes i den flydende del af cellen, mens den animalske version findes i cellemitokondrier.

Atmosfærisk CO2 optages i havet af kulsyreanhydase og omdannes til kulsyre, hvilket sænker havets samlede pH over tid. Efterhånden som mere og mere kuldioxid frigøres og derefter fjernes fra atmosfæren, bliver havet surere og har potentielle skadelige virkninger for havlivet. Marine alger optager derefter opløste bicarbonationer og omdanner dem til kuldioxid.

Selvom enzymet er gavnligt i mange tilfælde, katalyserer det også negative påvirkninger på kroppen, og en særlig type lægemiddel, kaldet en kulsyreanhydrasehæmmer, er tilgængelig for at imødegå denne aktivitet. En sygdom forårsaget af dette enzyms aktivitet, men ikke selve enzymet, er glaukom, hvor tryk fra sur væskeopbygning nedsætter synet over tid. Nogle former for kræft accelereres også af kulsyreanhydrase, herunder kræft i æggestokkene, brystet, tyktarm og nyre.