Bài giảng Hóa học Hemoglobin

ThS BS HỒNG THỊ TUỆ NGỌC
Bộ mơn Hóa Sinh – Sinh Học Phân Tử
Đại Học Y Khoa Phạm Ngọc Thạch

1


ĐẠI CƯƠNG
Cromoprotein
Protein tạp
Nhóm ngoại: chất màu

porphyrinoprotein : Hb, Mb
(nhóm ngoại là nhân porphyrin)

cromoprotein: Feritin, flavoprotein
(nhóm ngoại khơng có nhân Porphyrin)

2


3


CẤU TẠO HỐ HỌC
Pyrol

x 4

Porphin

+ nhóm thế

Porphyrin

protoporphyrin
4


4 vòng pyrol lk với nhau tạo thành porphin (C20H14N4)
bằng

4 cầu nối methylen (-CH=)

• thứ tự vịng pyrol (I, II, III, IV):
theo chiều kim đồng hồ
•Đánh dấu cầu methylen:
α, β, γ,δ
•1,2,3,..,8: đỉnh porphin
= vị trí nhóm thế

5


PORPHYRIN = porphin + các nhóm thế

(tại vị trí 1,2,3,..,8)

Tên gốc
Methyl
Ethyl

Hydroethyl
Vinyl
Acetate
Propyonate

Công thức
- CH3
-CH2 ‟ CH3
-CH2 ‟ CH2OH
- CH = CH2
- CH2 ‟ COOH
- CH2 ‟ CH2 - COOH

 Caùc porphyrin sẽ khác nhau ở các nhóm thế.

Ký hiệu
-M
-E
-E ‟ OH
-V
-A
-P
6


Một số
PORPHYRIN
khác

Uroporphyrin I

Coproporphyrin I

Uroporphyrin III

Coproporphyrin III
7


Tính chất
 Các porphyrin đều có màu
 Có N hóa trị III ở 2 vòng pyrol (I và III)
→ có tính baz yếu
 Có nhóm carboxyl ở mạch bên
→ có tính acid yếu
 pHi: 3-4,5

8


9


Hb kết tinh dưới
dạng những phân tử
khác nhau tùy mỗi
loài động vật

1. Huyết cầu tố (Hb)
2. Là 1 cromoprotein (porphyrinoprotein)

3. Tỉ lệ sắt trong Hb là 0,34%

10


Cấu tạo
Hb là 1 tetramer
chứa 4 chuỗi polypeptid (Globin) và 4 nhóm ngoại Hem

Hb

protein thuần: GLOBIN
nhóm ngoại: HEM

Fe

2+
porphin

protoporphyrin
Nhóm thế
11


nhân protoporphyrin IX
gắn 1 ngtử Fe 2+
ở trung tâm

Fe2+

gắn

4 N của 4 vịng pyrol bằng
2 lk cộng hố trị và 2 lk phối trí
12


Đun Hb với

Hem
Fe

2+

Oxy hoá

hematin
Fe 3+

NaCl và a.acetic

hemin

Tạo muối
clohydrat

ứng dụng trong pháp y:
Xác định vết máu của người hay động vật khác.
13

GLOBIN: 4 chuỗi polypeptid
• 2 chuỗi α (141aa)

• 2 chuỗi β (146 aa)
HbA1 (2 2) :
Hb chủ yếu của
người trưởng thành
bình thường

14


Ngoài ra còn có các dạng Hb khác

HbG (2 2): Hb của bào thai trong giai đoạn đầu
HbP (2 2):Hb của bào thai trong giai đoạn sau
HbF (2 2): Hb chủ yếu của bào thai
HbA2 (22): chiếm khoảng 2% Hb ở người
trưởng thành

15


16
Tỉ lệ tổng hợp chuỗi globin trong thai kỳ và sau khi sinh


HbS: Hb chủ yếu ở người bệnh thiếu máu HC hình liềm
HbC: Hb chủ yếu ở người bệnh thiếu máu HC hình bia

3 loại HbA, HbS, HbC chỉ khác nhau ở 1 aa
 HbS: tại vị trí 6 chuỗi β , Glutamat  Valin
 HbC : tại vị trí 6 chuoãi β , Glutamat  Lysin

17


1 chuỗi pp của Globin

N của nhân Imidazol của aa Histidin
Lk phối trí

+

1 Hem

Fe2+

1 bán đơn vị (sub unit) của phân tử Hb

phân tử Hb hoàn chỉnh gồm 4 bán đơn vị,
giống nhau từng đôi một
18


M

V

1 Fe trong 1 bán đơn vị của Hb có
6 liên kết
• 4 lk với 4N của vịng pyrol
• 2 lk phối trí với N của His
( liên kết VI có thể bị chiếm bởi
pứ gắn
oxy oxyhemoglobin):
Hemoglobin
oxy hay oxygen hoá, không phải
2+
Fe
pứ OXH





.
N
.

M

M

.
Fe++ N
.

.

N
.
P

V

.N .


P


M

Hem
Protoporphyrin

N

GLOBIN

N

Porphin
(4pyrol)
8 nhóm thế

19

MYOGLOBIN
1. Là protein dự trữ O2 của tổ chức cơ (cơ tim, cơ hệ xương)
2. Phân tử có cấu trúc bậc III, gồm 1 HEM “giấu mình” trong 1
chuỗi GLOBIN
3. Lk của sắt: 4 lk nằm trên cùng 1 mp, lk 5-6 nằm ở 2 bên mp

20


TÍNH CHẤT
Kết hợp thuận nghịch với oxy tạo oxyHb
1 ngtử Fe của Hem gắn với 1 ptử O2
Hb(O2)4
Hb + O2
Chiều PỨ phụ thuộc phân áp oxy môi trường

21


O2 ít tan trong nước
1. Bình thường: 3.2ml O2 tan trong 1L
huyết tương
2. Nhờ Hb trong HC  1L có thể gắn kết
tối đa với 220ml O2
 Gấp 70 lần

22


Kết hợp với CO2 tạo dạng carbamat (-NHCOO-)

qua nhóm amin tự do của globin

PỨ thuận nghịch.
Hb vận chuyển 15% CO2 của cơ thể

Chiều phản ứng phụ thuộc phân áp CO2:
Mô: phân áp CO2 cao → tạo HbCO2
Phổi: phân áp CO2 thấp → nhả CO2
23


Kết hợp với CO
Tạo HbCO rất bền vững
Hb + CO → HbCO
HbCO không vận chuyển oxy

CO có ái lực với Hb gấp 210 so với ái lực của O2
→ đẩy O2 khỏi HbO2:
HbO2 + CO → HbCO + O2
Nhưng 1 lượng lớn O2 có thể làm phân ly HbCO

24


Hb bị OXH bởi các chất OXH
(nitrit, clorat, ferricyanua,..)

Fe2+ của Hb thành Fe3+ → Methemoglobin
Hb
M-Hb + e1. M-Hb không gắn được O2

→ không có chức năng hô hấp
2. Methylene Blue (TM): bất họat Met-Hb
25