1
HÓA HỌC HEMOGLOBIN
2
I. Đại cương 1. Cromoprotein
̶ Protein phức tạp có nhóm ngoại là chất màu
̶ Cromoprotein với nhóm ngoại không chứa nhân porphyrin
▫ Flavoprotein: nhóm ngoại chứa riboflavin ▫ Feritin: nhóm ngoại chứa Fe ▫ Hemocyamin: nhóm ngoại chứa Cu
̶ Cromoprotein với nhóm ngoại chứa nhân porphyrin
▫ Hemoglobin: sắc tố đỏ của hồng cầu ▫ Myoglobin: sắc tố hô hấp chứa trong tế bào cơ của động vật ▫ Clorophyl: diệp lục tố trong thực vật ▫ Cytocrom: Enzym vận chuyển điện tử ▫ Catalase: Enzym tham gia phản ứng oxy hóa khử
3
2. Porphyrin
- Porphyrin: nhân porphin + nhóm thế
Porphin ring
Porphin (dạng viết tắt)
4
Tên gốc Công thức Ký hiệu
Etyl -CH2 - CH3 E
Metyl -CH3 M
Vinyl -CH= CH2 V
Hydroxyetyl -CH2 - CH2 - OH E -OH
Acetyl -CH2 - COOH A
Propionyl -CH2 - CH2 - COOH P
5
- Tùy vào loại và vị trí các nhóm thế → porphyrin khác nhau.
6
Hematoporphyrin
7
II. Hemoglobin
• Huyết sắc tố hay huyết cầu tố, Ký hiệu: Hb
• Cromoprotein (porphyrinoprotein), màu đỏ
• Hb kết tinh dưới dạng những tinh thể khác nhau tùy theo
loài động vật.
• Hồng cầu người chứa 32% Hb (15g/100ml máu)
• Gồm 2 phần:
+ Protein thuần: Globin
+ Nhóm ngoại: Hem
8
1. Hem
- Nhân protoporphyrin IX + Fe2+
- Fe2+ :
+2 liên kết phối trí kết hợp với chuỗi polypeptid của globin và
+Nằm ở trung tâm nối với 4 N của 4 vòng pyrol qua 4 liên kết.
một số chất khác (O2, CO2).
9
10
2. Globin
- Phần protein của Hb
- Globin của Hb A gồm 4 chuỗi polypeptid:
+Hai chuỗi α (141aa/chuỗi)
+Hai chuỗi β (146aa/chuỗi)
→ Các chuỗi này gắn với nhau bằng liên kết không cộng
hóa trị
→ Hai dimer (αβ)1 và (αβ)2
11
3. Sự kết hợp giữa Hem và globin
- 2 nitơ (N) trong mỗi chuỗi polypetid của globin kết hợp với
một nguyên tử Fe2+ của hem qua 2 liên kết phối trí → Tạo
→ 1 phân tử Hb gồm 4 tiểu đơn vị kết hợp với nhau
thành một tiểu đơn vị của Hb.
12
13
4. Các loại Hb
- Globin quyết định đặc tính chủng loại của Hb
Hb bình thường
- Các globin khác nhau→ Thay đổi tính chất và cấu trúc của Hb
Hb G (Gower) Hb P (Portland) Hb F (Fetal) Loại Hb Hb A (Adult) Hb A2
phôi thai phôi thai Bào thai
Thời kỳ
và trẻ sơ sinh Người trưởng thành
Người trưởng thành ( 2,5%)
14
Hb bất thường
Nguyên nhân:
Sự thay đổi thành phần và thứ tự sắp xếp của các acid amin
→Thay đổi độ tan, độ bền vững của Hb
Ảnh hưởng:
oxy đến các tổ chức
→ Ảnh hưởng đến ái lực của Hb đối với oxy, sự vận chuyển
→ Hb bất thường gây bệnh lý
15
Hb
Bệnh lý
Vị trí đột biến
Acid amin thay thế
Hb S
Glu → Val Hồng cầu dạng lưỡi liềm →
Vị trí 6 chuỗi β
Thiếu máu, đau kéo dài, ngẽn mạch, suy thận, đột quỵ,…
Hb C
Glu → Lys Thiếu máu nhẹ.
Vị trí 6 chuỗi β
Hb M
His → Tyr
Chuỗi α hay β
Fe luôn ở trạng thái Fe3+ → Tạo methemoglobin
Chuỗi α Chuỗi β
Bất thường Bất thường
Thiếu máu. Thiếu máu nghiêm trọng.
Thalassemia +α- thalassemia +β- thalassemia
16
17
4. Tính chất của Hb
Kết hợp với oxy
- 1 Hb gắn được 4 phân tử O2 (1g Hb gắn được 1,39 ml O2)
- Hb kết hợp thuận nghịch với phân tử oxy
18
19
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết hợp giữa Hb và oxy
Sự tương tác hem-hem
Các tiểu đơn vị có tác động cộng lực: Sự kết hợp một phân tử O2 với hem đầu tiên→ Làm tăng ái lực giữa O2 với các hem còn lại.
Phân áp O2 (pO2)
Ở phổi: pO2 cao→ Phản ứng xảy ra theo chiều thuận→
HbO2 → Theo máu đến mô.
Ở mô: pO2 thấp→ Phản ứng xảy ra theo chiều nghịch→
→ Hb là phân tử vận chuyển oxy từ phổi đến các mô.
Nhả O2 cung cấp cho mô.
20
Sự thay đổi của pH:
Ở mô: pH của máu giảm hay phân áp CO2 (pCO2)
tăng→ Ái lực của Hb với O2 giảm→ Sự giải phóng O2
Ở phổi: khí CO2 được đào thải (pCO2) giảm, pH của
từ Hb tăng.
và vận chuyển O2 đến mô tăng.
máu tăng → Ái lực của Hb với O2 tăng → Sự kết hợp
→ Hiệu ứng Bohr: sự ảnh hưởng của pH và nồng độ CO2
đến khả năng kết hợp và giải phóng oxy của Hb.
21
Chất điều hòa 2,3 – Biphosphoglycerat (2,3 – BPG)
2,3– BPG có khả năng kết hợp với Hb → giảm ái lực của
Hb đối với O2→ kích thích giải phóng O2 ở các tổ chức.
Một Hb kết hợp với một phân tử BPG.
22
23
Kết hợp với carbon dioxyd
Kết hợp trực tiếp
Qua nhóm amin (-NH2) tự do của 4 chuỗi polypeptid của
globin→ carbohemoglobin (carbamino hemoglobin)
Ở mô: pCO2 cao→ phản ứng xảy ra theo chiều thuận → máu
tới phổi.
giải phóng CO2→ đào thải ra ngoài theo đường hô hấp.
Ở phổi: pCO2 thấp→ phản ứng xảy ra theo chiều nghịch→
24
Kết hợp gián tiếp
H+ tạo thành→ kết hợp với Hb→ HHb+→ theo máu→ phổi → Hb là một hệ đệm làm giảm nồng độ H+ trong máu.
Ở mô: CO2 được khuếch tán vào trong tế bào hồng cầu:
Giải phóng CO2→ qua đường hô hấp. → Hb vận chuyển CO2 và H+ từ các mô đến phổi để bài tiết ra ngoài.
Ở phổi: O2 gắn vào Hb→ H+ đẩy ra:
25
→Hb là hệ đệm quan trọng thứ hai sau hệ đệm bicarbonat trong máu
26
Kết hợp với carbon monoxid
năng vận chuyển O2
Tạo thành carboxyhemoglobin rất bền vững, không còn khả
HbO2 dễ dàng:
Có ái lực với Hb mạnh hơn O2 gấp 220 lần, đẩy O2 ra khỏi
→ HbCO hiện trong cơ thể gây ngộ độc nặng.
Điều trị: Hỗn khí carbogen (95% O2 + 5% CO2 )
27
Sự oxy hóa hemoglobin
Các chất oxy hóa: nitrit, nitrat, clorat, ferricianid, nitrobenzen, polyphenol,… oxy hóa Fe2+ thành Fe3+→ Methemoglobin (M- Hb) và giải phóng điện tử.
Trong cơ thể, có NADH methemoglobin reductase khử M-
Hb→ Hb
+ Ngộ độc bởi các chất oxy hóa + Thiếu men khử M-Hb + Các bệnh M-Hb máu do dạng Hb M
Bình thường, trong hồng cầu có <1% M-Hb. M-Hb tăng do:
28
Tính chất enzyme của hemoglobin
Tính chất của peroxidase
- Hb (giống peroxydase) có khả năng xúc tác phản ứng
phân hủy H2O2.
Tính chất catalase
- Ứng dụng: tìm máu trong nước tiểu và phân
29
Mục tiêu
• Trình bày được cấu trúc hóa học của hem và
globin
• Trình bày được sự kết hợp giữa hem và
globin
• Nêu được tính chất và các vai trò sinh lý
