碳酸酐酶

碳酸酐酶（Template:Lang-en，EC 4.2.1.1）又稱碳酸脫水酶（Template:Lang-en），為催化二氧化碳/水與碳酸間轉換的酵素，可維繫血液中的Template:Le與二氧化碳的運輸。此類酵素的活性位點通常有一個鋅離子，因而屬於金屬蛋白，在被研究最多的α型碳酸酐酶中，鋅離子與三個組氨酸的咪唑螯合。

碳酸酐酶可催化以下反應：

CO₂ + H₂O $⟶$ Template:Chem $⟶$ H⁺ + Template:Chem

H⁺ + Template:Chem $⟶$ Template:Chem $⟶$ CO₂ + H₂O

碳酸酐酶催化的反應機理

種類

碳酸酐酶有α、β、γ、δ與ζ等五大類，不同類別碳酸酐酶的氨基酸序列無顯著相似，應是趨同演化的結果。人類的碳酸酐酶屬α型。

近年又有η型與ι型的碳酸酐酶被發現。

α型

脊椎動物、部分藻類與細菌具有α型的碳酸酐酶。

哺乳類的碳酸酐酶比較

碳酸酐酶	基因	分子量 (kDa)	分布位置		人類酵素的效率Template:Efn (s−1)	對磺酰胺的抑制係數（KI (nM)）
			細胞	組織
Template:Tsl	Template:Gene2	29	細胞質	红血球與消化道	2.0 × 105	250
Template:Tsl	Template:Gene2	29	細胞質	廣泛分布	1.4 × 106	12
Template:Tsl	Template:Gene2	29	細胞質	一型骨骼肌（8%可溶性蛋白均為碳酸酐酶III）	1.3 × 104	240000
Template:Tsl	Template:Gene2	35	胞外（與糖磷脂酰肌醇相連）	消化道、腎	1.1 × 106	74
Template:Tsl	Template:Gene	34.7（估計）	線粒體	肝臟	2.9 × 105	63
Template:Tsl	Template:Gene	36.4（估計）	線粒體	廣泛分布	9.5 × 105	54
Template:Tsl	Template:Gene2	39–42	分泌至胞外	唾液與母乳	3.4 × 105	11
Template:Tsl	Template:Gene2	29	細胞質	廣泛分布	9.5 × 105	2.5
Template:Tsl	Template:Gene2	54, 58	细胞膜	消化道（數種腫瘤組織亦有分布）	3.8 × 105	16
Template:Tsl	Template:Gene2	44	活性位点位於胞外	腎（數種腫瘤組織亦有分布）	4.2 × 105	5.7
Template:Tsl	Template:Gene2	29	細胞質	廣泛分布	1.5 × 105	16
Template:Tsl	Template:Gene2	54	活性位点位於胞外	腎、心臟、骨骼肌、脑	3.1 × 105	41
CA-XV	Template:Gene2	34–36	胞外（與糖磷脂酰肌醇相連）	腎（不存在於人類組織）	4.7 × 105	72

β型

原核生物與植物葉綠體具有β型碳酸酐酶。

γ型

甲烷菌具有γ型碳酸酐酶。

δ型

矽藻具有δ型碳酸酐酶。

ɛ型

ɛ型碳酸酐酶見於部分化學自營細菌與藍菌的羧酶体，其結構與β型有相似之處，可能為同源，但氨基酸序列已徹底分化。

ζ型

ζ型碳酸酐酶僅見於矽藻等部分藻類。Template:Le（一種矽藻）的ζ型碳酸酐酶可使用鎘（而非鋅）為輔酶。

η型

η型碳酸酐酶見於瘧原蟲，過去被認為屬於α型，後來發現其金屬離子螯合模式等特徵與其不同。

ι型

ι型碳酸酐酶為截至現在最晚發現的碳酸酐酶，自Template:Le（一種矽藻）中發現，也存在其他海生浮游藻類。相較於其他碳酸酐酶使用鋅離子催化，ι型碳酸酐酶使用錳離子催化。一些細菌可能也具此類碳酸酐酶。

參見

• Template:Le
• 玻爾效應
• 碳捕集與封存