HÓA học PORPHYRIN và HEMOGLOBIN

HÓA HỌC PORPHYRIN
VÀ HEMOGLOBIN
BS. Trần Kim Cúc


MỤC TIÊU
1. Phân loại Cromoprotein.
2. Mô tả cấu tạo của HEM (vẽ hình), cấu tạo của
GLOBIN
3. Phân tích sự kết hợp của HEM và GLOBIN.
4. Nêu 5 tính chất của Hemoglobin và các ứng dụng.
5. Trình bày được vai trị của Hemoglobin trong việc
vận chuyển các khí.


I. ĐẠI CƯƠNG



1. Cromoprotein
Là một Protein tạp có chứa nhóm ngoại là chất màu. Có 2 loại:
 Porphyrinoprotein: có chứa nhóm ngoại là nhân Porphyrin.
Ex: Hemoglobin: là sắc tố đỏ của HC.
Myoglobin: sắc tố hơ hấp trong tb cơ ở ĐV có xương sống.
 Cromoprotein: chứa nhóm ngoại ko có nhân porphyrin.
Ex: Flavoprotein nhóm ngoại chứa Riboflavin.
Ferritin nhóm ngoại có chứa Fe.
Hemocyamin nhóm ngoại chứa Cu.


Myoglobin và Hemoglobin

Hemoglobin

Myoglobin

Brenner, S.E. Nature Reviews Genetics. 2001. 2, 801-809


2. Porphyrin
2.1. Cấu tạo hóa học của Porphyrin:
Porphyrin là một hợp chất phức tạp gồm 4 vòng pyrol.

Pyrol: là một dị vịng 5 cạnh có CT:

HC

CH

HC

CH
N

N

H

H

CT đầy đủ và CT viết tắt của vòng pyrol

 4 vòng pyrol LK với nhau qua 4 cầu nối methylen (- CH =)
tạo nên porphin có CT như sau:
(1)

(2)
CH

HC
HC

C

I

C

CH

N
(7) HC

IV
(8) HC

CH (3)

C

C

II

HN

NH

C

C

CH (4)

N
HC

C

III

C

HC

CH

(6)

(5)

CH

CTCT của Porphin


1

2

1

2
I

N

8

3

II

IV
4

N

7

8

HN

NH

3

4

7

III
6

6

5

Các dạng vẽ tắt của Porphin

5


 Đánh số thứ tự vòng pyrol: I, II, III, IV theo chiều
kim đồng hồ.
 Đánh dấu cầu methylen: , , , .
 Vị trí các đỉnh của porphin, mà sau này là vị trí
của các nhóm thế 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
 Porphyrin là porphin được gắn thêm các gốc hh
nhất định ở các vị trí 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Các gốc thế của porphyrin
Tên gốc
Methyl
Ethyl
Hydroethyl
Vinyl
Gốc acid acetic
Gốc acid propionic

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

Ký hiệu
-

M
E
E - OH
V
A
P

CTCT của một số porphyrin:

Tùy theo nhóm thế mà có các loại porphyrin khác
nhau: Protoporporphyrin, coproporphyrin,
uroporphyrin,...


M

V

A

A

P

P

M

M

P

A

A

A

P

V

A

P

P

P

P

M

P

Protoporphyrin
M

P

A

Uroporphyrin III

Uroporphyrin I
M

P

A

M

P

E OH

P

M

M

M

M

M

M

P

P

P

P

E OH

P

M

Coproporphyrin I

P

M

Coproporphyrin III

P

M

Hematoporphyrin


2.2. Tính chất của porphyrin:
 Đều có màu.
 Có tính baz yếu do có N hóa trị III ở 2 vịng
pyrolen, đồng thời có tính Acid do có nhóm
- COOH ở mạch bên.
 pHi ~ 3 - 4,5.

II. HEMOGLOBIN (Hb)


 Hemoglobin (Huyết sắc tố) là 1 Cromoprotein có
màu đỏ ở trong HC ĐV cao cấp. Chính xác hơn là 1
porphyrinoprotein, nhóm ngoại là HEM, phần protein
là GLOBIN.
 HC người chứa ~ 32% là Hb, # 15-16 g/100 ml máu.
 Mỗi lồi SV có 1 loại Hb khác nhau tùy thuộc nhóm
Globin, do vậy khi kết tinh, các Hb sẽ kết tinh dưới
dạng những tinh thể khác nhau tùy theo mỗi loài ĐV.


1. Cấu tạo của Hemoglobin
Hb gồm 2 phần:
 Phần protein thuần là GLOBIN
 Phần nhóm ngoại là HEM


1.1. HEM:
 Gồm nhân protoporphyrin gắn một nguyên tử Fe (II)
(Fe2+) bởi 4 LK giữa Fe2+ với 4 N của 4 vịng pyrol (trong
đó có 2 LK cộng hóa trị và 2 LK phối trí).
 HEM bị OXH  Hematin chứa Fe3+ (biến Fe(II)  Fe(III)
Hematin có thể tách riêng dưới dạng muối clohydrat 
HEMIN. Tinh thể HEMIN có màu tím có thể được tạo bằng
cách đun Hb với một hỗn hợp muối NaCl và acid acetic.
Tinh thể HEMIN - ứng dụng trong pháp y để x/định vết
máu của người hay ĐV khác.

Khi Hem bị oxy hóa:
HEM
Fe+2

HEMATIN
Fe+3

N

N
Fe

N

HEMIN (tím)
(tinh thể Teichman)
N

N
Fe

OH
N

N

Cl
N

M

M

V

N
N

P

Fe

M
N

N

P

V

M

Hem


N

N

N

Fe Cl

Fe OH
N

N
Hematin

N

N

N
Hemin

Công thức của Hematin và Hemin