Carbonic Anhydrase and Zinc in Plant Physiology Anhidrasa Carbónica y Zinc en Fisiología Vegetal

Carbonic anhydrase (CA) (EC: 2.4.1.1) catalyzes the rapid conversion of carbon dioxide plus water into a proton and the bicarbonate ion (HCO3-) that can be found in prokaryotes and higher organisms; it is represented by four different families. Carbonic anhydrase is a metalloenzyme that requires Zn as a cofactor and is involved in diverse biological processes including pH regulation, CO2 transfer, ionic exchange, respiration, CO2 photosynthetic fixation, and stomatal closure. Therefore, the review includes relevant aspects about CA morphology, oligomerization, and structural differences in the active site. On the other hand, we consider the general characteristics of Zn, its geometry, reactions, and physiology. We then consider the CA catalysis mechanism that is carried out by the metal ion and where Zn acts as a cofactor. Zinc deficiency can inhibit growth and protein synthesis, and there is evidence that it reduces the CA content in some plants, which is a relationship addressed in this review. In leaves, CA represents 20.1% of total soluble protein, while it is the second most abundant in the chloroplast after ribulose 1,5-disphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO). This facilitates the supply of CO2 to the phosphoenolpyruvate carboxylase in C4 and CAM plants and RuBisCO in C3 plants. La anhidrasa carbónica (CA) (EC: 4.2.1.1) cataliza la conversión rápida de dióxido de carbono más agua en un protón y el ion bicarbonato (HCO3-); la cual puede encontrarse en procariotas y en organismos superiores y está representada por cuatro familias distintas. La CA es una metaloenzima que requiere Zn como cofactor y está implicada en diversos procesos biológicos, incluyendo la regulación del pH, la transferencia de CO2, intercambio iónico, la respiración, la fijación fotosintética de CO2, y el cierre estomático. Por lo cual, la revisión incluye aspectos relevantes sobre la morfología de laAC, su oligomerización y diferencias estructurales en el sitio activo. Por otro lado, se consideran las características generales del Zn, su geometría, las reacciones en que participa y su fisiología. Posteriormente se aborda el mecanismo de catálisis de la AC, el cual se lleva a cabo por ion metálico, donde el Zn actúa como cofactor. La deficiencia de Zn puede inhibir el crecimiento y síntesis de proteínas. Además, existen evidencias de que la deficiencia de Zn reduce el contenido de la AC en algunas plantas, de ahí la relación abordada en la presente revisión. En las hojas, la AC representa el 20,1% de la proteína soluble total y en el cloroplasto es la segunda en abundancia,