Apa itu Karbonat Anhidrase?

Carbonic anhydrase adalah protein yang membantu mengatur keseimbangan asam-basa dan pH dalam darah dan jaringan hewan lainnya. Ini terutama dikenal karena perannya dalam mengubah karbon dioksida menjadi bikarbonat untuk diangkut ke paru-paru. Protein ini hadir di sebagian besar organisme, dari bakteri hingga tanaman. Ini juga merupakan kepentingan farmasi, dengan beberapa obat menjadi penghambat aktivitasnya.

Karbon dioksida (CO2) dihasilkan dari respirasi aerobik dan pemecahan lemak. Itu dikeluarkan dari tubuh dengan pernafasan dari paru-paru. Karbon dioksida yang diproduksi ke seluruh tubuh perlu diangkut melalui darah untuk sampai ke paru-paru. Hal ini diangkut dalam beberapa bentuk, terutama sebagai bikarbonat, HCO3-. Bikarbonat adalah CO2- dengan gugus OH yang terikat. Ketika bikarbonat mencapai paru-paru, ia diubah kembali menjadi karbon dioksida, sehingga dapat dihembuskan dari tubuh.

Karbonat anhidrase mengubah karbon dioksida menjadi bikarbonat dalam reaksi reversibel, terutama di sel darah merah. Reaksi ini dapat terjadi secara spontan, tetapi kecepatannya terlalu lambat untuk kebutuhan tubuh. Menjadi enzim, karbonat anhidrase mempercepat laju reaksi secara dramatis. Ini adalah salah satu enzim tercepat yang diketahui. Reaksi ini menjebak bikarbonat di dalam sel, karena tidak dapat berdifusi masuk dan keluar sel seperti halnya karbon dioksida.

Karbonat anhidrase memiliki molekul seng pada situs aktifnya, dan merupakan bagian dari kelas enzim yang dikenal sebagai metaloenzim. Ini adalah bagian dari alasan mengapa manusia membutuhkan seng dalam makanan mereka. Mekanisme karbonat anhidrase melibatkan molekul air yang mengikat atom seng. Gugus OH kemudian mengikat atom karbon CO2, menghasilkan ion bikarbonat. Ini diikuti oleh pelepasan H+, sebuah proton.

Ada sejumlah anhidrase karbonat berbeda yang ditemukan pada organisme yang berbeda. Ada lima kelas yang dikenal yang tampaknya telah berevolusi secara independen. Salah satu kelas adalah kelas alfa yang terdiri dari setidaknya 14 bentuk enzim manusia. Sifatnya bervariasi tergantung pada kompartemen seluler atau jaringan tempat mereka berada.

Banyak bentuk ekstraseluler atau terikat membran. Ini dapat membantu meningkatkan difusi karbon dioksida dan proton di dalam sel. Karbonat anhidrase dapat mengganggu gradien pH intraseluler dengan meningkatkan pergerakan proton. Ini dapat membantu sel untuk menjaga pH seluler yang konstan. Kelebihan proton intraseluler dapat mengganggu banyak reaksi seluler.

Peran karbonat anhidrase bervariasi di jaringan yang berbeda. Di perut, itu terlibat dalam sekresi asam lambung, sementara air liur tetap netral. Ini juga mempengaruhi kadar air sel-sel di mata dan ginjal. Jika karbonat anhidrase di lokasi ini tidak ada atau tidak berfungsi dengan baik, ini dapat menyebabkan penyakit. Misalnya, jika terlalu banyak cairan menumpuk di mata, itu bisa menyebabkan glaukoma.

Beberapa inhibitor karbonat anhidrase digunakan secara komersial sebagai obat farmasi, terutama untuk mengontrol glaukoma. Inhibitor yang paling umum digunakan adalah acetazolamide. Ini juga digunakan untuk mengobati epilepsi dan penyakit ketinggian, bersama dengan beberapa kondisi lainnya.

Pada tumbuhan, karbon dioksida dari udara diubah menjadi gula dengan adanya sinar matahari melalui proses fotosintesis. Kelebihan karbon dioksida disimpan dalam tanaman sebagai bikarbonat. Tanaman menggunakan karbonat anhidrase untuk mengubah bikarbonat kembali menjadi karbon dioksida, sehingga dapat digunakan dalam fotosintesis.