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碳酸酐酶（英語：carbonic anhydrases，EC 4.2.1.1）又稱碳酸脫水酶（英語：carbonate dehydratases），為催化二氧化碳/水與碳酸間轉換的酵素[1]，可維繫血液中的酸鹼平衡與二氧化碳的運輸[2]。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[3]。
碳酸酐酶可催化以下反應：
- CO2 + H2O H
2CO
3 H+ + HCO−
3
- H+ + HCO−
3 H
2CO
3 CO2 + H2O
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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。
脊椎動物、部分藻類與細菌具有α型的碳酸酐酶。
| 碳酸酐酶 | 基因 | 分子量[4] (kDa) |
分布位置 | 人類酵素的效率[a][5] (s−1) | 對磺酰胺的抑制係數（KI (nM)）[5] | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 細胞 | 組織[4] | |||||
| 碳酸酐酶I | CA1 | 29 | 細胞質 | 紅血球與消化道 | 2.0 × 105 | 250 |
| 碳酸酐酶II | CA2 | 29 | 細胞質 | 廣泛分布 | 1.4 × 106 | 12 |
| 碳酸酐酶III | CA3 | 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 |
| 碳酸酐酶IV | CA4 | 35 | 胞外（與糖磷脂酰肌醇相連） | 消化道、腎 | 1.1 × 106 | 74 |
| 碳酸酐酶VA | CA5A | 34.7（估計） | 線粒體 | 肝臟 | 2.9 × 105 | 63 |
| 碳酸酐酶VB | CA5B | 36.4（估計） | 線粒體 | 廣泛分布 | 9.5 × 105 | 54 |
| 碳酸酐酶VI | CA6 | 39–42 | 分泌至胞外 | 唾液與母乳 | 3.4 × 105 | 11 |
| 碳酸酐酶VII | CA7 | 29 | 細胞質 | 廣泛分布 | 9.5 × 105 | 2.5 |
| 碳酸酐酶IX | CA9 | 54, 58 | 細胞膜 | 消化道（數種腫瘤組織亦有分布） | 3.8 × 105 | 16 |
| 碳酸酐酶XII | CA12 | 44 | 活性位點位於胞外 | 腎（數種腫瘤組織亦有分布） | 4.2 × 105 | 5.7 |
| 碳酸酐酶XIII[6] | CA13 | 29 | 細胞質 | 廣泛分布 | 1.5 × 105 | 16 |
| 碳酸酐酶XIV | CA14 | 54 | 活性位點位於胞外 | 腎、心臟、骨骼肌、腦 | 3.1 × 105 | 41 |
| CA-XV[7] | CA15 | 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 |
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甲烷菌具有γ型碳酸酐酶。
ɛ型碳酸酐酶見於部分化學自營細菌與藍菌的羧酶體[9]，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[8]。
ι型碳酸酐酶為截至現在最晚發現的碳酸酐酶，自假微型海鏈藻（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[13]。一些細菌可能也具此類碳酸酐酶[14]。
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