Millised on süsinikanhüdraasi funktsioonid?

Süsinikanhüdraas on ülioluline ensüüm, mis toimib loomarakkudes, taimerakkudes ja keskkonnas süsinikdioksiidi kontsentratsiooni stabiliseerimiseks. Ilma selle ensüümita oleks muundumine süsinikdioksiidist vesinikkarbonaadiks ja vastupidi äärmiselt aeglane ja see oleks on peaaegu võimatu läbi viia eluprotsesse, näiteks fotosünteesi taimedes ja inimestel, kes hingavad välja süsinikdioksiidi hingamine. Kuigi see täidab palju kasulikke funktsioone, võib see kahjustada ka inimkeha, põhjustades isegi mõnda vähivormi.

Süsinikdioksiid tekib suhkrute ja rasvade lagundamisel ning hingamisel tekkiva jäätmena, mistõttu see tuleb transportida läbi keha kopsudesse. Süsinikanhüdraas muundab CO2 vererakkude poolt transportimisel süsinikhappeks, enne kui see muundatakse tagasi süsinikdioksiidiks. Kuna paljud keha funktsioonid sõltuvad teatud pH-st, reguleerib karboanhüdraas keemilise keskkonna happesust, et vältida keha kahjustamist.

Sarnaselt loomarakkudega transpordivad taimerakud süsinikdioksiidi gaasi vesinikkarbonaadina, enne kui need muundatakse tagasi fotosünteesis kasutamiseks taime toitumiseks. Üks erinevus on see, et taimerakud saavad selle tootmise asemel õhust ja mullast süsinikdioksiidi. Struktuur võib olla peaaegu täiesti erinev, kuna sellel on erinev aminohappeline järjestus ja see kasutab tsinki metalliioon, mis interakteerub hapniku aatomitega, samuti erineva mehhanismiga kui inimeste ja loomad. Taimne versioon on raku vedelas osas, loomne aga raku mitokondrites.

Atmosfääri süsinikdioksiid omastatakse ookeanis karboanhüdraasi abil ja muundatakse süsihappeks, alandades aja jooksul ookeani üldist pH-d. Kui üha rohkem süsinikdioksiidi eraldub ja seejärel atmosfäärist eemaldatakse, muutub ookean happelisemaks, millel võib olla mereorganismidele kahjulik mõju. Seejärel võtavad merevetikad üles lahustunud vesinikkarbonaadi ioonid ja muudavad need süsinikdioksiidiks.

Ehkki ensüüm on paljudel juhtudel kasulik, katalüüsib see ka kehale negatiivset mõju ja selle aktiivsuse vastu võitlemiseks on saadaval spetsiaalne ravimitüüp, mida nimetatakse karboanhüdraasi inhibiitoriteks. Selle ensüümi aktiivsusest põhjustatud haigus, kuid mitte ensüüm ise, on glaukoom, mille korral happelise vedeliku kogunemisest tulenev rõhk vähendab aja jooksul nägemist. Mõningaid vähivorme kiirendab ka karboanhüdraas, sealhulgas munasarja-, rinna-, käärsoole- ja neeruvähk.