Hóa học Hemoglobin - Đại học Y Hà Nội

Hóa học Hemoglobin
Hóa học Hemoglobin
i r o n - c o n t a i n i n g
h a e m g r o u p
b e t a c h a i n b e t a c h a i n
a l p h a c h a i n
a l p h a c h a i n


Chức năng chính của hồng cầu
Chức năng chính của hồng cầu

Vận chuyển O
Vận chuyển O
2
2
từ phổi tới mô
từ phổi tới mô

Vận chuyển CO
Vận chuyển CO
2
2
từ mô tới phổi
từ mô tới phổi

Hồng cầu đảm nhận được chức năng này nhờ có

Hồng cầu đảm nhận được chức năng này nhờ có
hemoglobin (Hb)
hemoglobin (Hb)



Hb chiếm 34% hồng cầu, #15g/ 100ml
Hb chiếm 34% hồng cầu, #15g/ 100ml
Mở đầu
Mở đầu

Mở đầu
Mở đầu

Hemoglobin (Hb) là chromoprotein, TLPT
Hemoglobin (Hb) là chromoprotein, TLPT
#68.000, hình bầu dục 5,5 X 6,5 X 5,5 nm
#68.000, hình bầu dục 5,5 X 6,5 X 5,5 nm

Cấu trúc gồm 2 phần:
Cấu trúc gồm 2 phần:

Nhóm ngoại: Hem
Nhóm ngoại: Hem

Protein: Globin
Protein: Globin

Tổng hợp Hb bắt đầu từ các tiền nguyên hồng
Tổng hợp Hb bắt đầu từ các tiền nguyên hồng

cầu
cầu

65% ở giai đoạn nguyên hồng cầu
65% ở giai đoạn nguyên hồng cầu

35% ở giai đoạn hồng cầu lưới
35% ở giai đoạn hồng cầu lưới

Tổng hợp Hemoglobin
Tổng hợp Hemoglobin

Cấu trúc Hem
Cấu trúc Hem
-
Protoporphyrin IX
kết hợp với Fe
++
-
Tất cả các vòng
pyrol đều nằm trên
mặt phẳng của
Hem
-
Sắt liên kết với 4
vòng pyrol qua 4
nguyên tử N. Liên
kết thứ 5 với His
đoạn xoắn F8. Liên
kết thứ 6 với Oxy

khi Hb mang oxy
(Oxy nằm giữa Sắt
và His đoạn xoắn
E7)

Tổng hợp globin
Tổng hợp globin

Tổng hợp globin
Tổng hợp globin

Các loại globin khác nhau kết hợp với hem tạo
Các loại globin khác nhau kết hợp với hem tạo
thành các hemoglobin khác nhau.
thành các hemoglobin khác nhau.

Globin gồm 4 chuỗi/1 phân tử Hb
Globin gồm 4 chuỗi/1 phân tử Hb

Globin gồm 2 loại:
Globin gồm 2 loại:

Loại beta gồm 146 aa:
Loại beta gồm 146 aa:
β
β
,
,
γ
γ

,
,
δ
δ
và
và
ε. β
ε. β
- cluster (các
- cluster (các
gen
gen
β
β
,
,
γ
γ
,
,
δ
δ
và
và
ε
ε
globin ) trên nhánh ngắn của NST
globin ) trên nhánh ngắn của NST
11
11


Loại alpha gồm 141 aa:
Loại alpha gồm 141 aa:
α
α
và
và
ζ. α
ζ. α
- cluster (các gen
- cluster (các gen
α
α
và
và
ζ
ζ
globin) trên nhánh ngắn của NST 16
globin) trên nhánh ngắn của NST 16

Globin gene clusters
Globin gene clusters

Tổng hợp Globin bắt đầu từ tuần thứ 3 của thai
Tổng hợp Globin bắt đầu từ tuần thứ 3 của thai
kỳ
kỳ

Phôi thai
Phôi thai

Hemoglobin Gower I (
Hemoglobin Gower I (
ζ
ζ
2
2
ε
ε
2
2
)
)


Hemoglobin Portland (
Hemoglobin Portland (
ζ
ζ
2
2
γ
γ
2
2
)
)

Hemoglobin Gower II (
Hemoglobin Gower II (
α
α
2
2
ε
ε
2
2
)
)

Bào thai : HbF (
Bào thai : HbF (
α
α
2
2
γ
γ
2
2
), HbA (
), HbA (
α
α
2
2
β

β
2
2
)
)

Người lớn : HbA, HbA2 (
Người lớn : HbA, HbA2 (
α
α
2
2
δ
δ
2
2
), HbF.
), HbF.
Tổng hợp globin
Tổng hợp globin

Sự tổng hợp các chuỗi globin qua
Sự tổng hợp các chuỗi globin qua
các giai đoạn phát triển
các giai đoạn phát triển

Các chuỗi Alpha & beta
Các chuỗi Alpha & beta

Globin

Globin

Mỗi chuỗi có 8 đoạn xoắn, ký hiệu từ A đến H,
Mỗi chuỗi có 8 đoạn xoắn, ký hiệu từ A đến H,
xoắn alpha quay phải, chiếm 70%.
xoắn alpha quay phải, chiếm 70%.

Các đoạn gấp khúc giữa các đoạn xoắn.
Các đoạn gấp khúc giữa các đoạn xoắn.

Mỗi chuỗi có cấu trúc bậc 3 hoàn chỉnh. Sự tổ
Mỗi chuỗi có cấu trúc bậc 3 hoàn chỉnh. Sự tổ
hợp của 4 chuỗi tạo cấu trúc bậc 4.
hợp của 4 chuỗi tạo cấu trúc bậc 4.

Các chuỗi globin có chỗ lõm giữa, nhân hem
Các chuỗi globin có chỗ lõm giữa, nhân hem
được vùi trong đó.
được vùi trong đó.

Deoxyhemoglobin còn gắn 2-3 DPG ở khoảng
Deoxyhemoglobin còn gắn 2-3 DPG ở khoảng
trống trung tâm.
trống trung tâm.

Hb A
Hb A
Hb A
Hb A
2

2
Hb F
Hb F
Cấu trúc
Cấu trúc


2
2
β
β
2
2


2
2


2
2


2
2
γ
γ
2
2
Tỷ lệ %

Tỷ lệ %
96-98 %
96-98 %
1.5-3.2 %
1.5-3.2 %
0.5-0.8 %
0.5-0.8 %
Hemoblobin người trưởng thành
Hemoblobin người trưởng thành

Hemoglobin A
Hemoglobin A
i r o n - c o n t a i n i n g
h a e m g r o u p
b e t a c h a i n b e t a c h a i n
a l p h a c h a i n
a l p h a c h a i n

Các chức năng của Hemoglobin
Các chức năng của Hemoglobin

Vận chuyển Oxygen tới mô
Vận chuyển Oxygen tới mô

Phản ứng của Hb & oxygen
Phản ứng của Hb & oxygen

Oxygen hóa chứ không phải là oxy hóa
Oxygen hóa chứ không phải là oxy hóa


Một Hb có thể gắn với 4 phân tử O
Một Hb có thể gắn với 4 phân tử O
2
2



Cần dưới 0.01 giây cho oxygen hóa
Cần dưới 0.01 giây cho oxygen hóa

Các chuỗi
Các chuỗi
β
β
xích gần nhau hơn khi bị oxygen hóa
xích gần nhau hơn khi bị oxygen hóa

Khi gắn oxy 2,3-DPG bị đẩy ra ngoài
Khi gắn oxy 2,3-DPG bị đẩy ra ngoài

Các chuỗi
Các chuỗi
β
β
cách xa nhau khi O
cách xa nhau khi O
2
2
giải phóng, cho
giải phóng, cho

phép 2,3-DPG đi vào làm giảm ái lực của O
phép 2,3-DPG đi vào làm giảm ái lực của O
2
2 với Hb

Oxy & deoxyhemoglobin
Oxy & deoxyhemoglobin

Đường cong phân ly
Đường cong phân ly
Oxygen-hemoglobin
Oxygen-hemoglobin

Khả năng vận chuyển O
Khả năng vận chuyển O
2
2
của Hb khác nhau ở
của Hb khác nhau ở
các Po
các Po
2
2
khác nhau
khác nhau

Dạng chữ S (Sigmoid shape)
Dạng chữ S (Sigmoid shape)

Gắn với 1 phân tử làm thuận việc gắn các phân tử

Gắn với 1 phân tử làm thuận việc gắn các phân tử
tiếp theo
tiếp theo

P
P
50
50
(áp lực riêng phần của O
(áp lực riêng phần của O
2
2
tại đó Hb bào hòa
tại đó Hb bào hòa
một nửa O
một nửa O
2
2
) 26.6mmHg
) 26.6mmHg

Đường cong phân ly Hb-oxygen
Đường cong phân ly Hb-oxygen


Hình dáng bình thường của đường cong phụ
Hình dáng bình thường của đường cong phụ
thuộc vào:
thuộc vào:


Nồng độ 2,3-DPG
Nồng độ 2,3-DPG

Nồng độ H
Nồng độ H
+
+
(pH)
(pH)

CO
CO
2
2
trong hồng cầu
trong hồng cầu

Cấu trúc của Hb
Cấu trúc của Hb
Đường cong phân ly Hb-oxygen
Đường cong phân ly Hb-oxygen


Dịch sang phải (dễ dàng phân ly oxy)
Dịch sang phải (dễ dàng phân ly oxy)

2,3-DPG cao
2,3-DPG cao

H

H
+
+
cao
cao

CO
CO
2
2
cao
cao

HbS
HbS

Dịch sang trái (khó giải phóng oxy )
Dịch sang trái (khó giải phóng oxy )

2,3-DPG thấp
2,3-DPG thấp

HbF
HbF
Đường cong phân ly Hb-oxygen
Đường cong phân ly Hb-oxygen

Chức năng đệm của Hb
Chức năng đệm của Hb


Hb góp phần điều hòa thăng bằng acid- base
Hb góp phần điều hòa thăng bằng acid- base

Tổ chức KHbO
Tổ chức KHbO
2
2


→
→
KHb + O
KHb + O
2
2




KHb + H
KHb + H
2
2
CO
CO
3
3


→

→
KHCO
KHCO
3
3
+ HHb
+ HHb
+
+




Tới phổi
Tới phổi


HHb
HHb
+
+
+ O
+ O
2
2


→
→
HHbO

HHbO
2
2




HHbO
HHbO
2
2
+ KHCO
+ KHCO
3
3


→
→
H
H
2
2
CO
CO
3
3
+ KHbO
+ KHbO
2

2




H
H
2
2
O CO
O CO
2
2