Inhoud
Koolzuuranhydrase is een cruciaal enzym dat in dierlijke cellen, plantencellen en in het milieu werkt om de concentraties koolstofdioxide te stabiliseren. Zonder dit enzym zou de omzetting van koolstofdioxide in bicarbonaat en vice versa extreem langzaam zijn en het zou bijna onmogelijk zijn om levensprocessen uit te voeren, zoals fotosynthese in planten en mensen die kooldioxide uitademen tijdens de ademhaling. Hoewel het veel nuttige functies vervult, kan het ook het menselijk lichaam beschadigen en zelfs sommige vormen van kanker veroorzaken.
In mensen
Koolstofdioxide wordt geproduceerd als afval van het afbreken van suikers en vetten en in de ademhaling, dus het moet door het lichaam naar de longen worden getransporteerd. Koolzuuranhydrase zet CO2 om in koolzuur als het wordt getransporteerd door bloedcellen, voordat het weer wordt omgezet in koolstofdioxide. Omdat veel lichaamsfuncties afhankelijk zijn van een bepaalde pH, past koolzuuranhydrase de zuurgraad van de chemische omgeving aan om schade aan het lichaam te voorkomen.
In planten
Net als dierlijke cellen transporteren plantencellen koolstofdioxidegas als bicarbonaat voordat ze terug worden omgezet in fotosynthese om voeding voor de plant te genereren. Een verschil is dat plantencellen koolstofdioxide uit lucht en grond halen in plaats van het te produceren. De structuur kan bijna volledig anders zijn, omdat het een andere aminozuursequentie heeft en een zinkmetaalion gebruikt, dat in wisselwerking staat met de zuurstofatomen, ook in een ander mechanisme dan dat van mens en dier. De plantenversie bevindt zich in het vloeibare deel van de cel, terwijl de dierlijke versie wordt gevonden in cel mitochondria.
In de oceaan
Atmosferisch CO2 wordt in de oceaan opgenomen door koolzuuranhydrase en omgezet in koolzuur, waardoor de algehele pH van de oceaan na verloop van tijd wordt verlaagd. Naarmate meer en meer koolstofdioxide vrijkomt en vervolgens uit de atmosfeer wordt verwijderd, wordt de oceaan zuurder met mogelijk schadelijke effecten voor het leven in zee. Mariene algen nemen vervolgens opgeloste bicarbonaat-ionen op en zetten deze om in koolstofdioxide.
Koolzuuranhydrase stoppen
Hoewel het enzym in veel gevallen gunstig is, katalyseert het ook negatieve effecten op het lichaam, en een speciaal type medicijn, een koolzuuranhydraseremmer genoemd, is beschikbaar om deze activiteit tegen te gaan. Een ziekte die wordt veroorzaakt door deze enzymenactiviteit, maar niet door het enzym zelf, is glaucoom, waarbij de druk door de opbouw van zure vloeistoffen het gezichtsvermogen in de loop van de tijd vermindert. Sommige vormen van kanker worden ook versneld door koolzuuranhydrase, waaronder eierstok-, borst-, darm- en nierkanker.