מהן הפונקציות של פחמן אנהידראז?

אנהידראז פחמני הוא אנזים מכריע הפועל בתאי בעלי חיים, בתאי צמח ובסביבה לייצוב ריכוזי הפחמן הדו חמצני. ללא אנזים זה, ההמרה מפחמן דו חמצני לביקרבונט, ולהיפך, תהיה איטית ביותר, והיא תהיה כמעט בלתי אפשרי לבצע תהליכי חיים, כגון פוטוסינתזה בצמחים ואנשים הנושפים פחמן דו חמצני במהלך נשימה. למרות שהוא מבצע הרבה פונקציות מועילות, זה יכול גם לפגוע בגוף האדם, אפילו לגרום לסוגים מסוימים של סרטן.

פחמן דו חמצני מיוצר כפסולת מפירוק סוכרים ושומנים ובנשימה, ולכן יש להעבירו דרך הגוף לריאות. אנהידראז פחמני ממיר CO2 לחומצה פחמנית כשהוא מועבר על ידי תאי הדם, לפני שהוא מומר בחזרה לפחמן דו חמצני. מכיוון שתפקודים גופניים רבים תלויים ב- pH מסוים, פחמן אנהידראז מתאים את החומציות של הסביבה הכימית כדי למנוע נזק לגוף.

בדומה לתאי בעלי חיים, תאי הצמח מעבירים גז פחמן דו חמצני כביקרבונט לפני שהמיר אותו חזרה לשימוש בו בפוטוסינתזה כדי לייצר תזונה לצמח. הבדל אחד הוא שתאי הצמח משיגים פחמן דו חמצני מהאוויר ומהאדמה במקום לייצר אותו. המבנה יכול להיות שונה לחלוטין מכיוון שיש לו רצף חומצות אמינו אחר ומשתמש באבץ יון מתכת, אשר מתקשר עם אטומי החמצן, גם במנגנון שונה מזה של בני אדם בעלי חיים. גרסת הצמח נמצאת בחלק הנוזלי של התא, ואילו גרסת החי נמצאת במיטוכונדריה של התא.

CO2 אטמוספרי נלקח באוקיאנוס על ידי פחמן אנהידראז ומומר לחומצה פחמנית, מה שמוריד את ה- pH הכולל של האוקיאנוס לאורך זמן. ככל שיותר ויותר פחמן דו חמצני משתחרר ואז מוציא אותו מהאטמוספירה, האוקיאנוס הופך לחומצי יותר, ויש לו השפעות מזיקות על החיים הימיים. אצות ימיות אז לוקחות יונים ביקרבונט מומסים וממירים אותם לפחמן דו חמצני.

למרות שהאנזים מועיל במקרים רבים, הוא גם מזרז השפעות שליליות על הגוף, וגם סוג מיוחד של תרופה, המכונה מעכב פחמן אנהידראז, זמין כדי להתמודד עם פעילות זו. מחלה הנגרמת על ידי פעילותו של אנזים זה, אך לא האנזים עצמו, היא גלאוקומה, שבה לחץ מהצטברות נוזלים חומציים מקטין את הראייה לאורך זמן. צורות מסוימות של סרטן מואצות גם על ידי פחמן אנהידראז, כולל סרטן השחלות, השד, המעי הגס והכליות.