碳酸酐酶的作用是什么？

碳酸酐酶（Carbonic Anhydrase）是一種幫助調節血液和其它動物器官酸堿度平衡和pH值的蛋白質。它的主要作用是把二氧化碳轉變成輸送到肺的重碳酸鹽。從細菌到植物，大多數有機體都有這種蛋白質。它在醫藥領域也有一定應用，是多種藥物的活性抑制劑。

二氧化碳是由有氧呼吸和脂肪分解產生的。它通過肺呼吸排出體外。全身產生的二氧化碳需要通過血液傳輸到肺部。它以多種形式轉移，但以重碳酸鹽為主。在重碳酸鹽到達肺時，重新變回二氧化碳，因此能呼出體外。

碳酸酐酶以可逆反應形式（主要在紅血細胞）將二氧化碳轉變成重碳酸鹽。這種反應自然發生，但速率要比身體需要的慢很多。作為一種酶，碳酸酐酶能明顯加快這種反應速度。它是最快的酶之一。這種反應捕獲細胞中的重碳酸鹽，因為它不像二氧化碳一樣擴散出細胞。

碳酸酐酶在其活性部位有一個鋅分子，是金屬酶的組成部分。這也是人類飲食需要鋅的原因之一。這種碳酸酐酶機制涉及一個水分子綁定鋅原子。OH組與CO2碳原子綁定，形成碳酸氫鹽離子。跟著釋放質子H+。

不同有機物中的碳酸酐酶數量各有差異。已知有五個獨立的類。其中一類是至少由14種人們酶構成的α類。它們的特性取決于所處的分子隔間或組織。

許多形式是細胞外或膜結合。這對擴散細胞內二氧化碳和質子有促進作用。碳酸酐酶能通過增加質子活動破壞細胞內的酸堿度。這能幫助細胞保持恒定細胞pH值。細胞質子過多會干擾許多細胞反應。

碳酸酐酶的作用因不同組織而異。在胃中，它涉及胃酸分泌，同時保持唾液中性。它還影響眼睛和腎臟內細胞的含水量。如果這些部位的碳酸酐酶缺乏或不能適當工作，就會導致疾病。例如，如果眼睛積聚太多液體，會造成青光眼。

多種碳酸酐酶抑制劑被用于制藥，主要是控制青光眼。最經常使用的抑制劑是乙酰唑胺（Acetazolamide）。它可以用于治療癲癇和高原反應，以及其它疾病。

在植物中，源自空氣的二氧化碳通過光合作用被轉變成糖。多余二氧化碳以重碳酸鹽形式存儲在植物中。植物用碳酸酐酶將重碳酸鹽重新轉變成二氧化碳，并用于光合作用。