Anhidrasa carbónica

Anhidrasa carbónica
Carbonic anhydrase.png
Diagrama de Richardson de la anhhidrasa carbónica humana II, con el ion de Zinc visible en el centro
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Número EC 4.2.1.1
Número CAS 9001-03-0
Ortólogos
Especies
Humano Ratón
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La anhidrasa carbónica (AC, carbonato-deshidratasa: EC 4.2.1.1) es una enzima que pertenece a una familia de metaloenzimas (enzimas que contienen uno o más átomos metálicos como componente funcional de la enzima) y que catalizan la conversión rápida de dióxido de carbono y agua a bicarbonato y protones, una reacción que ocurre más lenta en ausencia del catalizador.[2] El centro activo de la mayoría de las anhidrasas carbónicas contiene un ion de cinc (Zn).

Estructura y función de la anhidrasa carbónica

En la naturaleza se encuentran varias formas de anhidrasa carbónica. En la más estudiada, anhidrasa carbónica de tipo α, presente en animales, el ion cinc está coordinado con los átomos de nitrógeno de los anillos de imidazol de tres residuos de histidina, His94, His 96 e His119. La función primaria de la enzima en animales es interconvertir el dióxido de carbono y el bicarbonato para mantener el equilibrio ácido-base en la sangre y otros tejidos, y ayudar al transporte de dióxido de carbono fuera de los tejidos.

Las plantas contienen una forma diferente llamada anhidrasa carbónica de tipo β, la cual, desde un punto inicial evolutivo, aún siendo una enzima distinta participa en la misma reacción y también tiene un ion cinc en el sitio activo. En plantas, la anhidrasa carbónica ayuda a elevar la concentración de CO2 dentro del cloroplasto para incrementar la tasa de carboxilación de la enzima Rubisco. Esta es la reacción que integra el CO2 en carbohidratos durante la fotosíntesis, y puede usar únicamente la forma del carbono en el CO2, y no el ácido carbónico o el bicarbonato.

En el 2000 se encontró una anhidrasa carbónica que contiene cadmio, la cual se expresa en diatomeas marinas debido a la limitación de cinc. En el océano abierto, el cinc se encuentra frecuentemente en baja concentración y puede ser un elemento limitante en el crecimiento de fitoplancton tales como diatomeas; así la existencia de una anhidrasa carbónica que usa un ion metálico diferente podría ser beneficiosa en esos ambientes. Antes de este descubrimiento, el cadmio se había considerado como un elemento metálico pesado tóxico sin función biológica. En el 2005, esta particular anhidrasa carbónica constituye la única reacción biológica conocida que depende de cadmio.

Reacción catalizada por la anhidrasa carbónica:

CO
2
+ H
2
O
H
2
CO
3
HCO
3
+ (H+
):[3] en tejidos - alta concentración de CO
2

La tasa de acción de la anhidrasa carbónica es una de las más rápidas de todas en las que participan enzimas, y su tasa está limitada típicamente por la tasa de difusión de sus sus platos.

La reacción reversa es relativamente lenta (cinética en el rango de 15 segundos), lo que explica por qué una bebida carbonatada no hace un efecto instantáneo liberador de gas cuando se abre el contenedor, pero rápidamente degasificará en la boca cuando la anhidrasa carbónica se adiciona con la saliva.

(HCO
3
) + (H+
) CO
2
+ H
2
O
H
2
CO
3
: en los pulmones y las nefronas del riñón - alta concentración de CO
2
, en células vegetales.

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