• Ievads
• Ogļskābes anhidrāžu iedalījums
• Katalītiskās reakcijas mehānisms
• Metālatkarīgie proteīni
• Ogļskābes anhidrāze IX
• Izmantotā literatūra
• Noderīgas saites

Ogļskābes anhidrāzes katalītiskās reakcijas mehānisms

Ogļskābes anhidrāze ir enzīms, kas katalīzē atgriezenisko reakciju:
CO₂+H₂O --> HCO₃^- + H⁺
Atgriezeniskā reakcija bez katalizatora ir samērā lēna. Reakciju, kurā ūdens molekula tiek izšķelta no ogļskābes, veidojot oglekļa dioksīdu, katalizē ogļskābes anhidrāze, un tieši tā enzīms ir ieguvis savu nosaukumu (Berg et al., 2002). Šo procesu var novērot arī gāzētajos dzērienos – tā kā reakcijai gāzētā dzēriena pudelē nav katalizatora, dzēriens tiek atgāzēts samērā lēni, bet dzērienam mutē saskaroties ar siekalām, reakcija notiek ievērojami ātrāk, jo siekalu sastāvā ir CA (Thatcher et al., 1998).
CA enzīmu reakcijas ātrums ir robežās starp 104 un 106 reakcijām sekundē, kas ir viens no lielākajiem starp visiem enzīmiem. Reakcijas ātrumu ierobežo galvenokārt substrāta difūzijas ātrums (Lindskog, 1997). Gandrīz visu CA aktīvajos centros ir cinka joni, kuru dēļ arī CA tiek pieskaitīti pie metālenzīmiem. Divvērtīgais cinka jons parasti enzīmos tiek saistīts ar četriem vai sešiem ligandiem. Ogļskābes anhidrāzē tas tiek koordinēts ar trīs histidīnu imidazola gredzenu slāpekļa atomiem, bet ceturtā koordinācijas pozīcija tiek aizņemta ar ūdens molekulu. Tas noved pie ūdeņraža-skābekļa saites polarizācijas, padarot skābekli mazliet negatīvāku, tādējādi pavājinot saiti (Berg et al., 2002). Aktīvais centrs satur arī specifisku kabatu oglekļa dioksīdam, novietojot to tuvu hidroksīda grupai. Tas ļauj hidroksīdam ietekmēt oglekļa dioksīdu, veidojot bikarbonātu (Krebs et al., 1993).
 

1.attēls. Ogļskābes anhidrāzes aktīvajā centrā notiekošās katalītiskās reakcijas. 1-Protona atbrīvošana, 2-CO2 piesaiste, 3-bikarbonāta izveide, 4-bikarbonāta atbrīvošanās un aktīvā centra atjaunošanās (Berg et al., 2002).
Figure 1. Carbonic anhydrase active-site catalytic reactions. 1- proton release, CO2 release, 3- bicarbonate formation, 4- bicarbonate release and active site regeneration (Berg et al., 2002).

1. attēlā redzama ogļskābes anhidrāzes katalītiskā reakcija un tās aktīvajā centrā esošais Zn2+ jons, kuru koordinē trīs histidīni un tam piesaistījusies ūdens molekula. Pirmajā reakcijā notiek protona atbrīvošana no ūdens molekulas, veidojot hidroksīda jonu. Šo reakciju sekmē aktīvajā centrā esošais cinka jons. Otrajā reakcijā oglekļa dioksīds piesaistās pie enzīma aktīvā centra un tiek novietots labvēlīgā orientācijā reakcijai ar hidroksīda jonu. Trešajā reakcijā hidroksīda jons ietekmē oglekļa dioksīdu, pārvēršos to par bikarbonātu un anjoniskais skābeklis izveido saiti ar Zn2+, veidojot gredzenveida struktūru. Ceturtajā reakcijā bikarbonāts tiek atbrīvots un tiek piesaistīta jauna ūdens molekula.

2. attēls. Ogļskābes anhidrāzes II reakcijas ātrums atkarībā no pH. (Berg et al., 2002).
Figure 2. Carbonic anhydrase II reaction rate depend on pH. (Berg et al., 2002).

Kā redzams 2. attēlā, ogļskābes anhidrāzes katalītiskā reakcija notiek visātrāk pie pH virs 8. Tieši tāpēc, nosakot ogļskābes anhidrāzes aktivitāti, tiek izmantots buferšķīdums ar pH 8,3 (Berg et al., 2002).

Sākumlapa

Jānis Leitāns 13.01.2013