La anhidrasa carb?nica es una prote?na que ayuda a regular el equilibrio ?cido-base y el pH en la sangre y otros tejidos animales. Es conocido principalmente por su papel en la transformaci?n del di?xido de carbono en bicarbonato para ser transportado a los pulmones. Esta prote?na est? presente en la mayor?a de los organismos, desde bacterias hasta plantas. Tambi?n es de inter?s farmac?utico, con varios f?rmacos que inhiben su actividad.
El di?xido de carbono (CO2) se produce a partir de la respiraci?n aer?bica y la descomposici?n de las grasas. Se elimina del cuerpo por exhalaci?n de los pulmones. El di?xido de carbono producido en todo el cuerpo necesita ser transportado a trav?s de la sangre para llegar a los pulmones. Se transporta en varias formas, principalmente como bicarbonato, HCO3-. El bicarbonato es CO2- con un grupo OH unido. Cuando el bicarbonato llega a los pulmones, se transforma de nuevo en di?xido de carbono, por lo que puede ser exhalado por el cuerpo.
La anhidrasa carb?nica convierte el di?xido de carbono en bicarbonato en una reacci?n reversible, principalmente en los gl?bulos rojos. Esta reacci?n puede ocurrir espont?neamente, pero la tasa es demasiado lenta para las necesidades del cuerpo. Al ser una enzima, la anhidrasa carb?nica acelera dram?ticamente la velocidad de reacci?n. Es una de las enzimas m?s r?pidas conocidas. Esta reacci?n atrapa el bicarbonato en las c?lulas, ya que no puede difundirse dentro y fuera de las c?lulas como el di?xido de carbono.
La anhidrasa carb?nica tiene una mol?cula de zinc en su sitio activo, y es parte de una clase de enzimas conocidas como metaloenzimas. Esta es parte de la raz?n por la cual los humanos requieren zinc en su dieta. El mecanismo de anhidrasa carb?nica implica una mol?cula de agua que se une al ?tomo de zinc. Un grupo OH luego se une al ?tomo de carbono del CO2, dando como resultado un ion bicarbonato. Esto es seguido por el lanzamiento de H +, un prot?n.
Hay varias anhidrasas carb?nicas diferentes que se encuentran en diferentes organismos. Hay cinco clases conocidas que parecen haber evolucionado independientemente. Una de las clases es la clase alfa que comprende al menos 14 formas de enzimas humanas. Sus propiedades var?an seg?n el compartimento celular o el tejido en el que se encuentran.
Muchas de las formas son extracelulares o unidas a la membrana. Esto puede ayudar a mejorar la difusi?n de di?xido de carbono y protones dentro de la c?lula. La anhidrasa carb?nica puede alterar los gradientes de pH intracelular al aumentar el movimiento de protones. Esto puede ayudar a la c?lula a mantener un pH celular constante. El exceso de protones intracelulares puede interferir con muchas reacciones celulares.
El papel de la anhidrasa carb?nica var?a en diferentes tejidos. En el est?mago, participa en la secreci?n de ?cido estomacal, mientras que mantiene la saliva neutral. Tambi?n influye en el contenido de agua de las c?lulas en los ojos y los ri?ones. Si las anhidrasas carb?nicas en estos lugares est?n ausentes o no funcionan correctamente, esto puede conducir a la enfermedad. Por ejemplo, si se acumula demasiado l?quido en el ojo, puede provocar glaucoma.
Varios inhibidores de la anhidrasa carb?nica se usan comercialmente como medicamentos farmac?uticos, principalmente para controlar el glaucoma. El inhibidor m?s com?n utilizado es la acetazolamida. Tambi?n se usa para tratar la epilepsia y el mal de altura, junto con varias otras afecciones.
En las plantas, el di?xido de carbono del aire se convierte en az?car en presencia de la luz solar mediante el proceso de fotos?ntesis. El exceso de di?xido de carbono se almacena en la planta como bicarbonato. Las plantas usan anhidrasa carb?nica para convertir el bicarbonato nuevamente en di?xido de carbono, por lo que puede usarse en la fotos?ntesis.