Anglies anhidrazė yra baltymas, padedantis reguliuoti rūgščių ir šarmų pusiausvyrą bei pH kraujyje ir kituose gyvūnų audiniuose. Jis visų pirma žinomas dėl savo vaidmens paverčiant anglies dioksidą į bikarbonatą, kuris pernešamas į plaučius. Šio baltymo yra daugumoje organizmų – nuo bakterijų iki augalų. Jis taip pat yra farmacinis interesas, nes keli vaistai slopina jo aktyvumą.
Anglies dioksidas (CO2) susidaro aerobinio kvėpavimo metu ir skaidant riebalus. Jis pašalinamas iš organizmo iškvepiant iš plaučių. Anglies dioksidas, susidarantis visame kūne, turi būti transportuojamas per kraują, kad patektų į plaučius. Jis gabenamas keliomis formomis, pirmiausia kaip bikarbonatas, HCO3-. Bikarbonatas yra CO2- su prijungta OH grupe. Kai bikarbonatas pasiekia plaučius, jis vėl virsta anglies dioksidu, todėl gali būti iškvėptas iš kūno.
Anglies anhidrazė paverčia anglies dioksidą į bikarbonatą grįžtamos reakcijos metu, pirmiausia raudonuosiuose kraujo kūneliuose. Ši reakcija gali įvykti spontaniškai, tačiau greitis yra per lėtas, kad atitiktų kūno poreikius. Būdama fermentas, karboanhidrazė labai pagreitina reakcijos greitį. Tai vienas greičiausių žinomų fermentų. Ši reakcija sulaiko bikarbonatą ląstelėse, nes jis negali pasklisti į ląsteles ir iš jų, kaip gali anglies dioksidas.
Karboanhidrazės aktyviojoje vietoje yra cinko molekulė ir ji yra fermentų, žinomų kaip metalofermentai, dalis. Tai yra dalis priežasčių, kodėl žmonėms reikia cinko savo mityboje. Karboanhidrazės mechanizmas apima vandens molekulę, jungiančią cinko atomą. Tada OH grupė prisijungia prie CO2 anglies atomo, todėl susidaro bikarbonato jonas. Po to išsiskiria H+, protonas.
Yra daugybė skirtingų karboanhidrazių, kurios randamos skirtinguose organizmuose. Yra žinomos penkios klasės, kurios, atrodo, išsivystė savarankiškai. Viena iš klasių yra alfa klasė, kurią sudaro mažiausiai 14 žmogaus fermentų formų. Jų savybės skiriasi priklausomai nuo ląstelių skyriaus ar audinio, kuriame jie yra.
Daugelis formų yra tarpląstelinės arba surištos su membrana. Tai gali padėti pagerinti anglies dioksido ir protonų sklaidą ląstelėje. Anglies anhidrazė gali sutrikdyti tarpląstelinius pH gradientus, padidindama protonų judėjimą. Tai gali padėti ląstelei išlaikyti pastovų ląstelių pH. Pertekliniai tarpląsteliniai protonai gali trukdyti daugeliui ląstelių reakcijų.
Karboanhidrazės vaidmuo skirtinguose audiniuose skiriasi. Skrandyje jis dalyvauja išskiriant skrandžio rūgštį, o seiles palaiko neutralias. Tai taip pat turi įtakos akių ir inkstų ląstelių vandens kiekiui. Jei šiose vietose angliarūgštės anhidrazės nėra arba jos neveikia tinkamai, tai gali sukelti ligą. Pavyzdžiui, jei akyje susikaupia per daug skysčių, tai gali sukelti glaukomą.
Keletas karboanhidrazės inhibitorių yra komerciškai naudojami kaip farmaciniai vaistai, pirmiausia glaukomai kontroliuoti. Dažniausiai naudojamas inhibitorius yra acetazolamidas. Jis taip pat naudojamas epilepsijai ir aukščio ligai gydyti, kartu su keliomis kitomis ligomis.
Augaluose, vykstant fotosintezei, oro anglies dioksidas, esant saulės šviesai, paverčiamas cukrumi. Anglies dioksido perteklius augale kaupiamas kaip bikarbonatas. Augalai naudoja karboanhidrazę, kad paverstų bikarbonatą atgal į anglies dioksidą, todėl jis gali būti naudojamas fotosintezei.