Tài liệu Hóa học HEMOGLOBIN pptx

HÓA HỌC HEMOGLOBIN
Bài giảng
Đối tượng giảng: Lớp D3 & CT2
ThS. Trần Thò Tường Linh
1.Mô tả được cấu tạo hóa học, cách phân loại & tính chất của
Porphyrin
2. Mô tả được cấu tạo hóa học của Hem và Globin
3. Trình bày, giải thích được sự kết hợp giữa Hem và Globin.
4. Nêu được tính chất hóa học và vai trò quan trọng của
Hemoglobin trong cơ thể
MỤC TIÊU
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 (porphyrinoprotein)
Hemoglobin :
sắc tố đỏ của hồng cầu.
Myoglobin:
sắc tố hô hấp trong tb cơ
Clorophyl:
diệp lục tố
Cytocrom
: tham gia phản ứng oxy hóa khử trong chuỗi hô hấp tb
Catalase
:tham gia phản ứng oxy hóa khử sinh học

ĐẠI CƯƠNG
ĐẠI CƯƠNG
Porphin:
- 4 vòng pyrol liên kết qua 4 cầu nối methylen (- CH=).
- Các vòng pyrol được đánh số I, II, III và IV (chiều kim đồng hồ)
- Các cầu nối methylen được ký hiệu , , ,  .
-Vò trí của các nhóm thế trên khung phân tử được đánh số
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8.
Porphyrin
Cấu tạo hóa học: Nhân porphin + nhóm thế
Cấu trúc nhân porphin
Vòng pyrol
CH
CHCH
CH
NH
NH
NH
N
NH
N
CH
CH
HC
HC
HC
HC
HC
CHHC
CH

I
II
III
IV
CH
CH
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
Porphin




NH
N
NH
N
1
2
3
4
5
6
7

8
1
2
3
4
5
6
7
8
I
II
III
IV
Porphin (dạng viết tắt)
Nhóm thế
Tên gốc Công thức Ký hiệu
Metyl -CH
3
M
Etyl -CH
2
- CH
3
E
Hydroxyetyl -CH
2
- CH
2
- OH E -OH
Vinyl -CH= CH

2
V
Acetyl -CH
2
- COOH A
Propionyl -CH
2
- CH
2
- COOH P
Porphyrin
Là nhân porphin được gắn thêm các nhóm thế
Một số dẫn xuất porphyrin thường gặp trong tự nhiên
NH
N
NH
N
M
V
M M
P V
P
M
Protoporphyrin IX (III)
N
NH
HN
N
P
P

P
P
M
M
M
M
Coproporphyrin I
N
NH HN
N
M
P
M M
P P
P
M
Coproporphyrin III
Một số dẫn xuất porphyrin thường gặp trong tự nhiên
N
NH
HN
N
A
P
P
A
A P
P
A
Uroporphyrin I

A
P
A
A
P
P
A
N
N
NH
HN
Uroporphyrin III
M E- OH
M M
P
E- OH
P
M
N
NH
HN
N
Hematoporphyrin
Tính chất
- Có màu , có phổ hấp thu đặc trưng
- Độ tan phụ thuộc số lượng nhóm carboxyl thế.
Ví dụ: Uroporphyrin có 8 nhóm carboxyl nên tan rất tốt trong nước
Protoporphyrin có 2 nhóm carboxyl nên ít tan trong nước, tan nhiều trong
lipid.
- Dễ tạo phức với ion kim loại Metaloprotein

Hemoglobin, myoglobin, cytocrom, catalase: porphyrin + Fe
2+
.
Clorophyl: porphyrin + Mg
2+
- Tính kiềm yếu (N của nhân pyrol) và tính acid (-COOH ở mạch nhánh).
Điểm đẳng điện: 3 - 4,5.
Porphyrin
HEMOGLOBIN (Hb)
- Huyết cầu tố hay huyết sắc tố, ký hiệu: Hb
- Cromoprotein (porphyrinoprotein), màu đỏ, có / hồng cầu
động vật cao cấp.
- Kết tinh dưới dạng những tinh thể khác nhau tùy theo loài
động vật
- Hồng cầu người chứa 32% Hb (15g/ 100 ml máu).
Đại cương
- Protein thuần: Globin
- Nhóm ngoại: Hem.
Hem
Ù- Nhân protoporphyrin IX + sắt hóa trò II (Fe
2+
).
- Fe
2+
ở trung tâm nối với 4 N của bốn vòng pyrol qua 4 lk nằm trên
mặt phẳng (2 lk cộng hóa trò và 2 lk phối trí)
N
N
M
V

M
M
P
V
P
M
Fe
N
N
HEM
Cấu tạo Hb
- Hem bò oxy hóa thành hematin (Fe
2+
biến thành Fe
3+)
.
- Hematin kết tinh dạng muối tinh thể clorhydrat đặc biệt (tinh
thể Hemin hay Teichman).
Ứng dụng: xác đònh vết máu trong pháp y.
Fe
N
NN
N
OH
Fe
N
NN
N
Cl
Hematin Hemin

Hem
Cấu trúc bậc 1
Globin của Hb A
1
gồm 4 chuỗi polypeptid :
- Hai chuỗi  (141 aa/chuỗi)
- Hai chuỗi  (146 aa/chuỗi).
TC: 574 acid amin.
Tổ hợp chuỗi: α
2

2
Cấu trúc bậc 2
- 80% aa của các chuỗi  và  tạo nên: 7 đoạn xoắn  helix (chuỗi ) hay 8
đoạn xoắn  helix (chuỗi ).
- Mỗi đoạn xoắn gồm 7 - 20 aa, ký hiệu A, B, C … theo thứ tự
- Những đoạn aa còn lại không xoắn, nằm giữa nối các đoạn xoắn, ký hiệu bởi
hai mẫu tự của hai đoạn xoắn ở hai bên.
(ví dụ: ở giữa đoạn xoắn A và đoạn xoắn B là đoạn AB không xoắn)
Globin
Cấu trúc bậc 3
- Các chuỗi  và  cuộn khúc tại các đoạn acid amin không xoắn
- Mỗi chuỗi polypeptid xoắn và cuộn khúc + Hem = tiểu đơn vò của
Hb.
Cấu trúc bậc 4
Bốn tiểu đơn vò kết hợp với nhau tạo thành một phân tử Hb có cấu
trúc bậc 4 (tetramer)
Globin
 1 chuỗi polypeptid của Globin + 1 Hem:
- qua liên kết phối trí giữa Fe

2+
của Hem với nitơ (N) trong nhân
imidazol của acid amin histidin ở đoạn xoắn F8 (His F8 hay His gần)
và đoạn xoắn E7 (His E7 hay His xa) của mỗi chuỗi globin.
Hai lk này ở về hai phía của mặt phẳng protoporphyrin
- tạo thành một tiểu đơn vò (subunit) của phân tử Hb.
 1 Globin + 4 Hem = 1Hb
 Hemoglobin gồm 4 tiểu đơn vò (tetramer)
(mỗi tiểu đơn vò gồm 1 chuỗi polypeptid + 1 hem)
Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin
Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin
N
N
N
N
M V
M
V
MP
P
M
I
II
III
IV
Fe
N N
GLOBIN
GLOBIN
HEM

HEM HEM
HEM
Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin
Cấu trúc bậc 4 của Hemoglobin
Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin
Cấu trúc bậc 4 của Hemoglobin
- Globin quyết đònh đặc tính chủng loại của Hb.
- Các globin khác nhau do thành phần & thứ tự sắp xếp của các a.a
khác nhau làm thay đổi cấu trúc và tính chất của Hb.
Hemoglobin bình thường
- Hb G (Gower) 
2

2 ,
(bào thai).
- Hb P (Porland) 
2

2
(bào thai).
- Hb F (Fetal): α
2

2
(trẻ sơ sinh)
- Hb A1 (Adult): α
2

2
(người trưởng thành)

- Hb A2 (2,5% tổng số Hb): 
2

2
(người trưởng thành)
Các loại này chỉ khác nhau ở đoạn xoắn F của globin.
Các loại Hemoglobin
Sự khác nhau về thành phần aa của HbA, HbA2, HbF tại các đoạn xoắn
Chuỗi
Polypeptid/
Hb
Vò trí xoắn
F
1
F
2
F
3
F
4
F
5
F
6
F
7
F
8
F
9

HbA ()
HbA
2
()
HbF ()
Phe
Phe
Phe
Ala
Ser
Ala
Thr
Gln
Gln
Leu
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Glu
Glu
Glu
Leu
Leu
Leu
His
His
His
Cys

Cys
Cys
Các loại Hemoglobin
Sự thay đổi thành phần và thứ tự của các aa trong phân tử globin
Hb bất thường gây bệnh lý
Hemoglobin bất thường (bệnh
lý)
Nguyên nhân
- thay đổi độ tan và độ bền vững của Hb.
- ảnh hưởng đến ái lực của Hb đối với oxy cũng như sự vận chuyển
oxy đến các tổ chức.
Ảnh hưởng
Hb S (
2
A

2
S
)
Glutamat
ở vò trí 6 của chuỗi 
được thay bằng
valin,
hồng cầu có dạng lưỡi liềm
.
Hồng cầu bò phá hủy gây bệnh lý thiếu máu tiêu huyết
mãn tính, đau kéo dài, đột q, suy thận….
Chẩn đoán: điện di huyết thanh/OH
-
Hb S chuyển dòch về anod chậm hơn Hb A

Hemoglobin bất thường (bệnh
lý)
Hb C (
2
A

2
C
)
- Glutamat ở vò trí 6 của chuỗi  được thay bằng
lysin
.
- Hồng cầu có hình bia.
Hb M:
Fe luôn ở dạng Fe
3+
tạo methemoglobin máu không chữa được bằng
thuốc
Bệnh - Thalassemie
- Hb bart và Hb H : bất thường / tổng hợp chuỗi polypeptid 
- Gây bệnh thiếu máu hồng cầu nhỏ nhược sắc .
Bệnh -Thalassemie
- Đột biến/ tổng hợp chuỗi , gây bệnh thiếu máu.
- Xảy ra chủ yếu ở vùng Đòa trung hải
Hemoglobin bất thường (bệnh
lý)
 Kết hợp với O
2
tạo Oxyhemoglobin (HbO
2

).
Đây là phản ứng gắn oxy hay sự oxygen hóa chứ không phải là phản
ứng oxy hóa vì ion sắt vẫn còn hóa trò 2.
N
N
N
N
M V
M
V
MP
P
M
I
II
III
IV
Fe
N
GLOBIN
N
O
2
Hb + O
2
HbO
2
oxyhemoglobin
Hemoglobin
Tính chất của Hemoglobin

Liên kết phối trí giữa His E7 và Fe
2+
bò đứt, một phân tử oxy sẽ
thế chỗ His E7 để gắn với Fe
2+
.
Kết hợp với O
2