Resum

En aquesta Tesi s'ha fet un estudi teòric complet del mecanisme de reacció de l'enzim Anhidrasa Carbònica fent servir el mètode Hartree-Fock i mètodes correlacionats MP2. S'han analitzat dos possibles mecanismes de reacció per la hidratació del CO2: el mecanisme de Lipscomb i el de Lindskog. Les barreres energètiques obtingudes per a les reaccions directa i inversa de formació del (NH3)3ZnII(HCO3-) segons els mecanismes de Lipscomb i Lindskog, quan s'hi ha considerat els efectes de correlació electrònica i del medi, són ambdues petites i del mateix ordre. Els millors valors, de 5.5 kcal/mol pel mecanisme de Lindskog i de 6.7 kcal/mol per al de Lipscomb, són compatibles amb el valor màxim permès des d'un punt de vista experimental, que és de 10 kcal/mol. Això fa pensar que la reacció d'hidratació del CO2 en l'Anhidrasa Carbònica es pot donar perfectament per les dues vies. Finalment s'ha analitzat el bescanvi de HCO3- per H2O en l'Anhidrasa Carbònica que porta a recuperar l'enzim en la seva forma inicial. S'ha vist que aquest bescanvi té lloc per coordinació directa d'una molècula d'aigua i posterior sortida de la molècula de bicarbonat facilitada per l'entrada de la molècula d'aigua.

---------------------------------------------------------------

In this Thesis, we have carried out a complete theoretical study of the reaction mechanism of the Cabonic Anhydrase enzyme using the Hartree-Fock method and including correlation energy at the MP2 level. We have studied two possible reaction mechanisms for the hydration of CO2: the Lipscomb and Lindskog mechanisms. The energetic barriers obtained for the direct and inverse formation of the (NH3)3ZnII(HCO3-) species are both small and of the same order for the two reaction mechanisms when including the effects of the environment and the correlation corrections. The best values of 5.5 kcal/mol for the Lindskog mechanism and of 6.7 kcal/mol for the Lipscomb mechanism both match the maximum value permitted from an experimental point of view (10 kcal/mol). Therefore, we conclude that the hydration of CO2 by Carbonic Anhydrase can follow any of the two studied reaction mechanisms. Finally, we have analyzed the HCO3- /H2O exchange in the Carbonic Anhydrase that leads to the recovery of the catalytic form of the enzyme. We have found that this exchange takes place after the direct coordination of water to the (NH3)3ZnII(HCO3-) species followed by the HCO3- dissociation, which is favored by the presence of water in the coordination sphere of the metal.

La difusió d'aquesta tesi per mitjà del servei TDX ha estat autoritzada pels titulars dels drets de propietat intel.lectual únicament per a usos privats emmarcats en activitats d'investigació i docència. No s'autoritza la seva reproducció amb finalitats de lucre ni la seva difusió i posada a disposició des d'un lloc aliè al servei TDX. No s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing).

Aquesta reserva de drets afecta tant al resum de presentació de la tesi com als seus continguts. En la utilització o cita de parts de la tesi és obligat indicar el nom de la persona autora.