Le carbonato deidratasi svolgono un ruolo importante nella fisiologia della calcificazione dei coralli. Questi ultimi sono in grado di costruire uno scheletro calcareo costituito da aragonite minerale costituito da carbonato di calcio CaCO3.
Le carbonato deidratasi o anidrasi carboniche sono enzimi della classe delle liasi che catalizzano la reazione di equilibrio:
CO2 + H2O ⇄ H2CO3 ⇄ H+ + HCO3–
Il calcio presente nell’acqua di mare reagisce col bicarbonato formando carbonato di calcio secondo la reazione
Ca2+ + 2 HCO3– → CaCO3 + CO2 + H2O
Acidificazione degli oceani
L’acidificazione degli oceani è uno dei tanti fenomeni che sconvolgono l’ecosistema provocando danni all’uomo e all’ambiente.
Essa è dovuta alla crescente emissione di biossido di carbonio. Questo gas serra si solubilizza nell’acqua ed è presente pertanto il seguente equilibrio tra l’anidride carbonica disciolta in acqua e quella presente allo stato gassoso nell’atmosfera:
CO2(g) ⇌ CO2(aq)
L’anidride carbonica disciolta in acqua dà luogo alla formazione di acido carbonico e dall’inizio della rivoluzione industriale il pH delle acque oceaniche superficiali è diminuito di 0.1 unità e, poiché la scala di pH è logaritmica questo cambiamento ha portato ad un aumento di circa il 26% dell’acidità.
Un ambiente più acido ha un effetto drammatico sui coralli che, a bassi valori di pH, hanno una capacità limitata a produrre e conservare i loro scheletri. Quindi la calcificazione diminuisce con l’acidificazione
Carbonato deidratasi e pH
L’acidificazione degli oceani influisce sui meccanismi fisiologici che guidano la calcificazione stessa. Infatti le carbonato deidratasi, che svolgono un ruolo importante nella calcificazione, sono potenzialmente regolate dall’acidificazione degli oceani.
Studi documentati hanno rilevato un cambiamento dell’espressione genica della carbonato deidratasi dovuto all’abbassamento del pH che influenza anche l’attività di questi enzimi.
Per un dato pH, l’attività della carbonato deidratasi aumenta con l’aumentare della temperatura, cosa che di solito si osserva per gli enzimi quando lavorano nel loro intervallo di temperatura fisiologico.
Si potrebbe quindi ipotizzare che per un aumento combinato della temperatura e una diminuzione del pH potrebbe lasciare la situazione inalterata. L’effetto di uno di questi fattori di stress potrebbe pertanto controbilanciare l’effetto dell’altro.
Tuttavia, non è possibile determinare quantitativamente come rispettivamente l’espressione genica e l’attività enzimatica influenzino la funzione fisiologica dell’enzima.