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Home Biochimica

Carbonato deidratasi

di Chimicamo
28 Dicembre 2022
in Biochimica
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0
Carbonato deidratasi-chimicamo

Carbonato deidratasi-chimicamo

La carbonato deidratasi o anidrasi carbonica è un enzima appartenente alla classe delle liasi che catalizza la reazione di equilibrio:
CO2 + H2O ⇄ H2CO3

Sommario nascondi
1 Struttura
2 Funzioni
3 Diatomee marine e carbonato deidratasi

A sua volta l’acido carbonico partecipa all’equilibrio:

H2CO3 ⇄ H+ + HCO3–

Tale reazione avviene piuttosto lentamente in assenza di catalizzatore ma, in presenza di carbonato deidratasi, la velocità arriva fino a 104-106 reazioni al secondo.

È un metalloenzima che contiene, come sito attivo, lo ione Zn2+

Struttura

In natura sono presenti forme diverse di anidrasi carbonica tra cui quella α presente negli animali. In essa lo ione zinco è coordinato dagli anelli imidazolici di 3 residui di istidina, His94, His96 e His119.

Un gruppo protesico di zinco nell’enzima è coordinato in tre posizioni da catene laterali di istidina. La quarta posizione è occupata dall’acqua. Ciò provoca la polarizzazione del legame idrogeno-ossigeno, rendendo l’ossigeno leggermente più negativo.

Una quarta istidina è posta vicino al substrato dell’acqua e accetta un protone. Rimane un idrossido legato allo zinco che attacca l’anidride carbonica, formando bicarbonato.

 Funzioni

La sua funzione principale è quella di interconvertire l’anidride carbonica e il bicarbonato per mantenere l’equilibrio acido-base nel sangue e in altri tessuti e per aiutare a trasportare l’anidride carbonica fuori dai tessuti.

Nei globuli rossi, convertendo la maggior parte della CO2 proveniente dal metabolismo cellulare a bicarbonato, svolge ruoli chiave in molti processi fisiologici:

  • equilibrio acido-base
  • trasferimento di gas
  • regolazione ionica
  • trasferimento di gas

Le piante contengono una forma diversa chiamata β, che, da un punto di vista evolutivo, è un enzima distinto, ma catalizza la stessa reazione.

  Determinazione di carbonati e bicarbonati

Nelle piante, aiuta ad aumentare la concentrazione di CO2 all’interno del cloroplasto per aumentare la velocità di carbossilazione dell’enzima Rubisco.

Tale enzima è presente nella fase di organicazione del ciclo di Calvin della fotosintesi e catalizza la reazione del ribulosio 1,5-bisfosfato con O2 o CO2.

Diatomee marine e carbonato deidratasi

Nel 2000, un’anidrasi carbonica contenente cadmio è stata trovata espressa nelle diatomee marine, microalghe unicellulari estremamente abbondanti negli oceani e responsabili della produzione del 20% dell’ossigeno sul nostro pianeta.

Lo ione zinco, infatti, ha concentrazioni così basse in mare aperto da limitare la crescita delle diatomee. Pertanto un’anidrasi carbonica che utilizza uno ione metallico diverso è utile in questi ambienti.

Prima di questa scoperta, il cadmio era generalmente considerato un metallo pesante molto tossico senza funzione biologica. A partire dal 2005, questa peculiare forma di anidrasi carbonica ospita l’unica reazione biologica nota dipendente dal cadmio.

 

Tags: anidride carbonicabicarbonatociclo di Calvinenzimiliasi

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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