Oglekļa anhidrāze ir proteīns, kas palīdz regulēt skābju-bāzes līdzsvaru un pH līmeni asinīs un citos dzīvnieku audos. Tas galvenokārt ir pazīstams ar savu lomu oglekļa dioksīda pārveidošanā par bikarbonātu, kas tiek transportēts uz plaušām. Šis proteīns atrodas lielākajā daļā organismu, sākot no baktērijām līdz augiem. Tas ir arī farmaceitiski nozīmīgs, jo vairākas zāles ir tā aktivitātes inhibitori.
Oglekļa dioksīds (CO2) rodas aerobās elpošanas un tauku sadalīšanās rezultātā. Tas tiek izņemts no ķermeņa, izelpojot no plaušām. Oglekļa dioksīds, kas veidojas visā ķermenī, ir jātransportē caur asinīm, lai tas nonāktu plaušās. Tas tiek transportēts vairākos veidos, galvenokārt kā bikarbonāts, HCO3-. Bikarbonāts ir CO2- ar pievienotu OH grupu. Kad bikarbonāts sasniedz plaušas, tas atkal tiek pārveidots par oglekļa dioksīdu, lai to varētu izelpot no ķermeņa.
Oglekļa anhidrāze pārvērš oglekļa dioksīdu par bikarbonātu atgriezeniskā reakcijā, galvenokārt sarkanajās asins šūnās. Šī reakcija var notikt spontāni, bet ātrums ir pārāk lēns ķermeņa vajadzībām. Tā kā karboanhidrāze ir ferments, tā ievērojami paātrina reakcijas ātrumu. Tas ir viens no ātrākajiem zināmajiem fermentiem. Šī reakcija aiztur bikarbonātu šūnās, jo tas nevar izkliedēties šūnās un no tām, piemēram, oglekļa dioksīds.
Oglekļa anhidrāzei aktīvajā vietā ir cinka molekula, un tā ir daļa no enzīmu klases, kas pazīstama kā metaloenzīmi. Tas ir daļa no iemesla, kāpēc cilvēkiem uzturā ir nepieciešams cinks. Karboanhidrāzes mehānisms ietver ūdens molekulu, kas saistās ar cinka atomu. Pēc tam OH grupa saistās ar CO2 oglekļa atomu, kā rezultātā veidojas bikarbonāta jons. Tam seko H+, protona, atbrīvošanās.
Ir vairākas dažādas karboanhidrāzes, kas atrodamas dažādos organismos. Ir zināmas piecas klases, kuras, šķiet, ir attīstījušās neatkarīgi. Viena no klasēm ir alfa klase, kas ietver vismaz 14 cilvēka enzīmu formas. To īpašības atšķiras atkarībā no šūnu nodalījuma vai audiem, kuros tie atrodas.
Daudzas formas ir ārpusšūnu vai ar membrānu saistītas. Tas var palīdzēt uzlabot oglekļa dioksīda un protonu difūziju šūnā. Oglekļa anhidrāze var izjaukt intracelulāros pH gradientus, palielinot protonu kustību. Tas var palīdzēt šūnai uzturēt nemainīgu šūnu pH. Pārmērīgs intracelulāro protonu daudzums var traucēt daudzām šūnu reakcijām.
Karboanhidrāzes loma dažādos audos ir atšķirīga. Kuņģī tas ir iesaistīts kuņģa skābes izdalīšanā, vienlaikus saglabājot siekalu neitrālu. Tas ietekmē arī ūdens saturu šūnās acīs un nierēs. Ja karboanhidrāzes šajās vietās nav vai nedarbojas pareizi, tas var izraisīt slimības. Piemēram, ja acī uzkrājas pārāk daudz šķidruma, tas var izraisīt glaukomu.
Vairāki karboanhidrāzes inhibitori tiek komerciāli izmantoti kā farmaceitiskas zāles, galvenokārt glaukomas kontrolei. Visbiežāk lietotais inhibitors ir acetazolamīds. To lieto arī epilepsijas un augstuma slimības, kā arī vairāku citu slimību ārstēšanai.
Augos ogļskābās gāzes no gaisa saules gaismas klātbūtnē fotosintēzes procesā pārvēršas cukurā. Oglekļa dioksīda pārpalikums tiek uzglabāts iekārtā kā bikarbonāts. Augi izmanto karboanhidrāzi, lai pārvērstu bikarbonātu atpakaļ oglekļa dioksīdā, tāpēc to var izmantot fotosintēzē.