TIỂU LUẬN hóa SINH THỰC PHẨM HEMOGLOBIN và MYOGLOBIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
  
TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM
Đề tài:
HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN



GVHD : TS. TRẦN BÍCH LAM
NHÓM THỰC HIỆN:
 HUỲNH HOÀNG DUY 60800300
 LÊ TRẦN TRUNG 60802379
 PHAN BẢO DUNG 60800288
 TRẦN CAO DÂN 60800272
 ĐINH THỊ TÚ UYÊN 60802571
 TÔ THANH LOAN 60801123
1
Mục Lục
CHƯƠNG
Tài liệu tham khảo
Chương I : Hemoglobin
I.1 Cấu tạo :
Hemoglobin là huyết cầu tố ( Hb) một cromoprotein có màu đỏ trong hồng cầu động vật
bậc cao.
Hemoglobin cấu tạo gồm hai phần :
2
- phần protein thuần : globin
- phần nhóm ngoại hem
Hình 1.1 cấu trúc bậc bốn của hemoglobin

I.1.1 Hem :
3
Được tạo thành từ protoporphyrin IX gắn với một nguyên tử Fe hóa trị hai ( Fe
2+
)
bởi bốn liên kết với 4 nito của bốn vòng piron. Nhóm hem bị oxy hóa thành hemantin
Fe
2+

thành Fe
3+

vòng protopocphirin : được cấu tạo từ bốn vòng piron nối với nhau qua cầu meten tạo
thành vòng tetrapiron. 4 nhóm metyl, 2 nhóm vinyl và 2 nhóm propionat có thể gắn vào
15 vị trí khác nhau của vòng protopocphirin
I.1.2 Globin :
ở người trưởng thành gồm 4 chuổi polypeptide trong đó có
 hai chuỗi α mỗi chuỗi gồm 141 acid amin
 hai chuỗi β mỗi chuổi gồm 146 acid amin
4
Hình 1.2
Protopocph
irin IX
(1,3,5,8-
tetrametyl-
2,4-
divinyl-
6,7-
dipropionic
pocphirin)

5
Toàn bộ phân tử Hb chứa 574 acid amin. Cấu trúc bậc 2 của hemoglobin các chuỗi α
và β có hơn 70% acid amin tạo nên tạo nên 7 chuỗi xoắn α và 8 chuỗi xoắn β có chiều
dài từ 7 đến 20 acid amin .Trong cấu trúc bậc 3 Hb các chuỗi α và β cuộn khúc tại
những điểm acid amin không xoắn giống cấu trúc bậc 3 của myoglobin .Mỗi một
chuỗi polypeptide xoắn kết hợp với một Hem tạo thành phân tử Hemoglobin có cấu
trúc bậc bốn

Cấu trúc bậc 2 và bậc 3 của hemoglobin
6
Hình I . Mô hình 1chuỗi β của Hb
* Sự tổng hợp globin
7
Hình 7:

Tổng hợp Hemoglobin
• Những loại globin khác nhau kết hợp với hem để tạo thành các Hb khác nhau
• Những gen mã hóa các chuỗi globin:
 b, g, d và e nằm trên nhánh ngắn nhiễm sắc thể 11
 a và z nằm trên nhánh ngắn nhiễm sắc thể 16

Globin bắt đầu được tổng hợp từ tuần thứ 3 của thai kỳ
• Phôi
Hemoglobin Gower I ( z2e2)
Hemoglobin Portland ( z2g2)
Hemoglobin Gower II (a2e2)
• Thai : HbF (a2g2), HbA (a2b2)
Người lớn : HbA, HbA2 ( a2d2), HbF.
8
Hb A Hb A2 Hb F

Cấu trúc A2b2 A2d2 A2g2
% 95-97% 2-3.5% 1-2%
Bảng thành phần hemoglobin của người lớn
9
Gan
tuỷ xương
Túi noãn
Lách
I.1.3. Sự kết hợp của Hem và Globin
 mỗi chuỗi polypeptide của Globin kết hợp với một Hem qua hai liên kết phối
trí giữa Fe
2+
của hem với N của nhân Imidazol thuộc acid amin histidin E7 với
N của nhân Imidazol thuộc acid amin F8 trong chuỗi polypeptide
 biểu diễn Hem trên một mặt phẳng thì hai liêu kết phối trí giữa Fe
2+
với globin
nằm về hai phía mặt phẳng
N
N
Fe
N
N
HIS (E7)
HIS (F8)
N
N
Fe
N
N

O=O
HIS (F8)
Phân tử Hb hoàn chỉnh là một protein hình cầu có đường kính khoảng 55A
0
phân tử
lượng 64454.Hb gồm 4 đơn vị giống nhau từng đôi một liên kết với nhau bằng liên
kết phi đồng hóa trị, mỗi bán đơn vị gồm một chuỗi polypeptide của globin liên kết
với một hem là vị trí nhả và gắn oxy.Tỷ lệ sắt trong hemoglobin là 0,34%
GLOBIN
M
V
M
V
M
P
P
M
Fe
N
N
NN
N
O
2
GLOBIN
M
V
M
V
M

P
P
M
Fe
N
N
N
NN
N
I.2 Tính chất của hemoglobin :
I.2.1 Kết hợp thuận nghịch với oxy tạo oxyhemoglobin
Hb + O
2
= HbO
2
Đỏ thẫm Đỏ tươi
Sự kết hợp và phân ly giữa O2 và Hb được xác định bởi phân áp oxygen ở môi
trường chung quanh Hb.
Ở phổi: phân áp O2 cao → 95-98% Hb kết hợp oxy → theo máu đến mô.
Ở mô: phân áp O2 thấp (40mmHg) phản ứng xảy ra theo chiều nghịch, HbO2 phân
ly, nhả O2 cho mô
→chức năng của Hb trong hô hấp.
Đường cong phân ly oxy –hemoglobin:
• Sự kết hợp và phân ly giữa O2 và Hb được xác định bởi phân áp oxy (pO2)
• Có dạng Sigma
• Việc gắn oxy vào hem thứ nhất làm dễ dàng gắn oxy vào hem thứ 2
10
• P 50 (phân áp O2 cần thiết để 50% Hb bão hòa với O2) 26.8mmHg
∗ Ở phần PO2 thấp (nơi HbO2 nhả O2 cho mô): đường cong rất dốc ↔ 1 sự thay đổI nhỏ
của PO2 sẽ làm thay đổi sự giao O2 cho mô một cách đáng kể ⇒ giúp hằng định

PO2/mô.
∗ Ở phần PO2 cao (nơi Hb lấy O2 từ phổi) đường cong tà:
PO2: 60mmHg → bão hòa Hb với O2: 89%.
PO2 500 thì độ bão hòa HbO2 cũng chỉ 100%
→ PO2 môi trường, phế nang có thể thay đổI nhiều nhưng độ bão hòa HbO2 & lượng
oxy giao mô không bị giao động lắm.
⇒ PO2 mô ổn định.
⇒ Hb có tính đệm giúp PO2/ mô ổn định, đảm bảo sự hằng định nội môi.
• Vị trí bình thường của đường cong tùy thuộc vào:
 Nồng độ 2,3-DPG
 Nồng độ ion H+ (pH)
 CO2 trong hồng cầu
 Cấu trúc của Hb…
• Lệch phải (dể nhả oxy)
• 2,3-DPG cao
• H+ cao
• CO2 cao
• Hb
• Lệch trái (dể gắn oxy)
11
Hình 1.3 oxy-deoxy hemoglobin
Đường cong phân ly
oxy hemoglobin
• 2,3-DPG thấp
12
Hình 1.4 Liên kết của oxy trong hemoglobin

Hình 1.5 Oxy và deoxy hemoglobin trong không gian
I.2.2 Kết hợp với cacbodioxyll tạo thành cacbonyl hemoglobin
CO

2
: Sản phẩm chuyển hóa ở các mô→thải ra ngoài
Máu TM: 50-60ml CO
2
/100ml máu
Máu ĐM: 50-53ml CO
2
/100ml máu.
Ở P
O2
= 40mmHg, 37 o C, chỉ 2,9ml CO
2
hòa tan → phải vận chuyển bằng nhiều
cách.
a) Hb kết hợp trực tiếp với CO
2
: qua nhóm NH
2
tự do của Globin tạo thành
carbonyl Hb(HbCO
2
)
R-NH
2
+ CO
2
↔ R-NH-COOH
(dẫn xuất carbamyl)
P/ư xảy ra → hoặc ¬ tùy thuộc P
CO2

∗ Ở mô : P
CO2
= 46mmHg : phản ứng theo chiều thuận
∗Ở phổi: P
CO2
= 36mmHg : phản ứng theo chiều nghịch
b) Hb vận chuyển gián tiếp CO
2
CO
2
thẩm thấu từ các mô vào máu:
CO
2
+ H
2
O H
2
CO
3
↔ H
+
+ HCO
-
3
CA ( carbonic anhydrase)
13
H+ gắn vào His (146) tận cùng chuỗi β của Hb tự do (vừa giải phóng O
2
) tạo
Hb

2
H
+
→ đến phổi: H+ được giảI phóng + HCO
3
-
⇒ H
2
CO
3
H
2
CO
3
H
2
O + CO
2
CA
I.2.3 Kết hợp với cacbonmonoxyl tạo cacbonmonoxyl hemoglobin ( COHb)
tạo carbon monoxyd Hb (HbCO) rất bền vững.
 CO có ái lực với Hb gấp 210 lần so với oxy
 CO có thể đẩy O
2
ra khỏi HbO
2
Hb + CO HbCO
HbO
2
+ CO HbCO + O

2
 Trong trường hợp ngộ độc CO, người ta phải giữ tốt khí cho bệnh nhân
Nói tóm lại : Hemoglobin có khả năng kết hợp với CO, CO
2
H
+
ở ba trung tâm khác
nhau tương tác của các trung tâm này được truyền bằng những thay đổi dạng không gian
của phân tử protein gọi là tương tác alosterit
I.2.4.Oxy hóa Hb tạo Methemoglobin (MetHb):
chất oxy hóa
Hb MetHb + e
-
(Fe
+2
) (Fe
+3
)
nitrit, clorat,
ferricyanua…
I.2.5.Tính chất enzym:
Hb có tính chất của một oxydoreductase xúc tác phản ứng oxi hóa khử
 Tính chất của một peroxydase:
H
2
O
2
+ AH
2
2H

2
O + A
Hb
 Tính chất của một catalase:
H
2
O
2
2H
2
O + O
2.
14

I.3 Chức năng sinh học của hemoglobin
• Vận chuyển oxy đến mô
• Phản ứng giữa Hb & oxygen:
• Sự gắn oxy – không phải phản ứng oxy hóa.
• Một Hb có thể gắn 4 phân tử O2.
• Sự gắn oxy đòi hỏi ít hơn 0.01 giây.
• Chịu ảnh hưởng của một số chất: 2,3-DPG (2,3-
Diphosphoglycerate)…


15

Chương II : MYOGLOBIN
II.1 Cấu tạo :
Hình 2.1 cấu trúc không gian của Myoglobin
- Myoglobin là protein có cấu trúc bậc 3 điển hình, sắc tố chủ yếu của cơ thịt động

vật
- Khối lượng phân tử trung bình 16,700 daltons
16
- Một phân tử Myoglobin chỉ gồm một đơn vị, không phải là bốn đơn vị như
Hemoglobin. Phân tử Globin của Myoglobin do 153 gốc acid amin tạo nên, trong
đó 121 gốc tham gia vào cấu trúc xoắn a, gồm 8 phần, mỗi phần chứa từ 7-26 gốc.
- Nhóm heme (sắt chứa porphyrin) nhóm phận giả ở trung tâm quanh đó
gấp apoprotein còn lại. Nó có tám helices alpha và lõi một hydrophobic.
-
Myoglobin chứa một vòng porphyrin với một trung tâm sắt. Có một
nhóm histidine proximal gắn trực tiếp đến trung tâm sắt, và một nhóm histidine ngoại
biên trên mặt đối diện, không phải ngoại quan đến sắt. Nó phục vụ ba chức năng:
17
1. Để hình thành liên kết hydro với các phân nưa dioxygen, tăng O
2
ràng buộc
không đổi
2. Để ngăn chặn sự ràng buộc của khí carbon monoxide, cho dù có hoặc không có từ
bên trong cơ thể. Carbon monoxide liên kết với sắt trong một ngày cuối thời
trang, và là cản trở bởi sự hiện diện của các histidine ngoại biên, mà lực lượng nó
thành một conformation cong. CO liên kết với heme 23.000 lần tốt hơn so với
O
2,
nhưng chỉ có 200 lần tốt hơn trong hemoglobin và myoglobin. Oxy gắn trong
một thời trang bị cong, mà có thể phù hợp với histidine ngoại biên.
[12]
3. Để ngăn chặn dimerization không thể đảo ngược của oxymyoglobin với một
loài deoxymyoglobin
Hình 2.2 Liên kết của nhóm hem trong myoglobin
18

Một trong 2 phối trí tự do của Fe được liên kết với một trong các histidine này, và còn
lại một phối trí tự do trên Fe nằm ở phía kia của vòng sẽ liên kết với oxygen
II.2 Chức năng của myoglobin : có hai chức năng chính
 chuyên chở dưỡng khí (từ hồng huyết cầu vào nội bào mitochondria)
 Xúc tác vớt vác NO
 dự trữ dưỡng khí cho mô thịt
Myoglobin cũng có một chức năng gián tiếp trong trường hợp thương tổn bắp thịt.
Myoglobin thoát ra khỏi mô thịt bị thương tổn và lọc vào trong nước tiểu làm nước tiểu
có màu hồng
Có tác dụng là một kho dự trữ khí myoglobin gắn chặt với oxy hơn hemoglobin nó chỉ
phóng thích oxy khi nồng độ xuống thấp nên thích hợp hơn hemoglobin trong quá trình
dự trữ khí cho cơ thể
II.3 Tính chất của myoglobin
19
Desoxymioglobin l sc t bm sinh ca tht lm cho tht cú mu tớa, trong ú
Fe cú húa tr II.
Myoglobin (Mb) khi mang oxy to thnh Oxymyoglobin (MbO2) cú mu rc.
MbO2 l cht d tr oxy cho c, trong ú Fe cú húa tr II. Mu ca MbO2 cú th
nhn thy rừ trờn b mt tht ti.
Mb v MbO2 khi b oxy húa thỡ Fe2+ chuyn thnh Fe3+ to nờn Metmyoglobin
(MMb) cú mu nõu. Khi nguyờn t Fe trng thỏi Fe3+ thỡ phõn t Mb khụng cú
kh nng kt hp vi oxy na.
Desoxymyoglobin
Fe
2+
(ủoỷ tớa)

Metmyoglobin
Fe
3+

(maứu naõu)
Oxymyoglobin
Fe
2+
(ủoỷ tửụi)
phn ng cng oxy
Oxy hoỏ Oxy hoỏ
Kh
Kh
20
II.3 Biến tính của Myoglobin trong q trình chế biến và bảo quản thực phẩm :
 Lượng Mb thay đổi tùy từng loại mơ, từng lồi, độ tuổi, giới tính dẫn đến màu sắc
thịt cũng thay đổi theo. Độ tuổi càng cao thì lượng Mb càng nhiều nên thịt của
con vật già có màu đậm hơn của con vật non. Ở những cơ vận động thì nhiều Mb
hơn các cơ khác. Sự ảnh hưởng của lượng Mb đến màu sắc của thịt được thể hiện
trong bảng 1 (a,b,c).
Mb
2+
hoặc MbO
2
Ferrohemochro
m
ferrihemochrom
Nitrosomyoglobin
Nitrosoferrohemochrom
Fe
3+
, Globin biến
tính,màu nâu
(thòt chín)

Fe
2+
, Globin
không biến tính,
màu đỏ (ướp
muối)
Fe
2+
, Globin biến
tính, màu đỏ hồng
(ướp muối)
Fe
2+
, Globin biến
tính, màu hồng
(cá thu hộp, thòt
heo)
Nitrit
hoặc
nitrat
+
nhiệt
Nhiệt &à
điều kiện
khử
Oxy
hóa
21
22
a.theo loài

Loài Lượng
Myoglobin(mg/g)
Màu
Thịt heo 2 Hồng
Thịt cừu 6 Đỏ nhạt
Thịt bò 8 Đỏ anh đào
b.theo loại cơ
Loại cơ Lượng myoglobin
Cơ vận động 12 mg/g
Cơ trụ đỡ 6 mg/g
c.theo tuổi
Loài
(theo tuổi)
Lượng
myoglobin(mg/g)
Thịt bê 2
Thịt bê (non) 4
Thịt bò (non) 8
Thịt bò (già) 18
23
Tài liệu tham khảo : Hóa sinh công nghiệp . Lê Ngọc Tú ( chủ biên ) Nhà xuất bản khoa
học kỹ thuật Hà Nội
Hóa sinh y dược
24