Hemoglobin & Myoglobin

Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
Báo cáo Hoá sinh thực phẩm
Đề tài
GVHD: TS Trần Bích Lam
~ 1 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
Tháng 11 năm 2008
Mục lục
Giới thiệu đề tài
I. Mục tiêu
II. Phân công thực hiện
Nội dung
Chương 1: Hemoglobin
I. Giới thiệu
II. Cấu tạo hoá học
III. Chức năng sinh học của Hemoglobin
IV. Tính chất của Hemoglobin
Chương 2: Myoglobin
I. Giới thiệu
II. Cấu tạo hoá học
III. Chức năng sinh học của Myoglobin
IV. Tính chất của Myoglobin
Chương 3: Sự khác nhau giữa Hemoglobin và Myoglobin
Tài liệu tham khảo
~ 2 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
Giới thiệu đề tài
I. Mục tiêu
 Mô tả cấu tạo của HEM (vẽ hình).
 Phân tích cấu tạo của GLOBIN.
 Phân tích sự kết hợp của HEM và GLOBIN.

 Hiểu vai trò của Hb trong việc vận chuyển các khí.
 Phân tích sự kết hợp thuận nghịch của HEMOGLOBIN (Hb) với oxy (O2) và carbon
dioxyd (CO2).
 Mô tả tính chất kết hợp của Hb với oxyd carbon (CO).
 Nêu tên 3 chất oxy hóa Hb thành Met-Hb.
 Nêu tính chất enzym của Hb.
 Myoglobin
 So sánh Hemoglobin và Myoglobin
II. Phân công thực hiện
 Giới thiệu về Hemoglobin và Myoglobin: Mỹ Duyên
 Cấu tạo, chức năng, tính chất Hemoglobin: Trung Thành, Quang Khoa, Thanh Hà
 Cấu tạo, chức năng, tính chất Myoglobin: Thuý Ngọc, Thu Linh, Ngọc Bình
 So sánh Hemoglobin và Myoglobin: Trà Mi
 Trình bày nội dung thành file word và file power point: Ngọc Oanh
 Thuyết trình về Hemoglobin và so sánh Hb - myoglobin: Ngọc Oanh
 Thuyết trình về Myoglobin: Mỹ Duyên
~ 3 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
Chương 1: Hemoglobin
I. Giới thiệu
Một trong những chức năng chính của máu là vận chuyển oxy. Oxy trong không khí được
hít vào phổi, từ phổi được vận chuyển theo dòng máu để đến các mô. Ở các mô máu nhận CO
2
,
sản phẩm của quá trình chuyển hoá, đem trở lại phổi để thải ra ngoài. Trung bình mỗi ngày qua
nhiều vòng tuần hoàn, máu vận chuyển được khoảng 600 lit oxy phổi đến các mô. Khả năng vận
chuyển máu lớn như vậy nhưng lượng oxy hoà tan lại rất ít, 100 ml máu chỉ hoà tan trực tiếp được
39 ml oxy trong khi đó 100ml máu ở động mạch phổi chứa đến 20 ml oxy, vậy hơn 19 ml oxi
được vận chuyển như thế nào? Theo cơ chế nào? Ta sẽ xem xét cấu tạo hoá học của chất vận
chuyển khí quan trong máu: Hemoglobin

• Là huyết cầu tố (kí hiệu Hb)
• Là một porphyrinoprotein gồm một protein thuần GLOBIN và các nhóm ngoại HEM
• Hồng cầu người: 32% Hb, Hb ở trong hồng cầu, được hồng cầu bảo vệ.
• Mỗi sinh vật có một loại Hb khác nhau, tuỳ thuộc vào nhóm globin
• Mỗi hồng cầu có 640 triệu phân tử Hb
hình 1: myoglobin và hemoglobin
~ 4 ~
Hemoglobin
Myoglobin
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
II. Cấu tạo hoá học:
Protein thuần: globin
Nhóm ngoại: Hem
1.Cấu tạo của hem:
 Là protoporphyrin IX gắn với 1 nguyên tử Fe
2+
bằng 2 nối cộng hóa trị và 2 nối phối trí.
Fe
2+
 HEM porphyrin: 4 vòng pyrol
Protoporphyrin
8 nhóm thế (M, V, M,V,M,P,P,M)

N
Fe NN
M V
M
V
MP
P

M
N
Hình 2: hem
 Nguyên tử Fe trong hem
Nguyên tử Fe trong heme liên kết với 4 nguyên
tử N ở trung tâm của vòng porphyrin, tuy vậy, vẫn
còn 2 phối trí tự do trên nguyên tử Fe, 2 phối trí tự
do này nằm ở 2 phía của mặt phẳng heme. Nhóm
heme này nằm ở các đường nứt hay kẽ hở của
phân tử myoglobin, được bao quanh bởi các phần
không phân cực trừ 2 phân tử histidine phân cực
mà thôi.
~ 5 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
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 nắm ở phía kia của
vòng sẽ liên kết với oxygen.
Nhóm histidine thứ 2 ở gần
bên, sẽ đóng vai trò cho các
nhiệm vụ khác: nó giúp điều
chỉnh hình dạng của các khe
giúp cho chỉ có các phân tử có kích thước nhỏ mới có thể chui
qua đề phản ứng với nguyên tử Fe, mà nó cũng giúp cho phản
ứng nghịch tức là phản ứng phóng thích oxygen lk với Fe.
Thiệt hấp dẫn khi thấy rằng một cấu trúc 3D rất phức tạp của
phân tử protein myoglobin to lớn lại được cấu tạo để sản xuất
chính xác cho một hình dạng của khe hở, với 2 nhóm histidine ở

bên phải để giúp cho phản ứng theo chiều nghịch được diễn ra
khi cần thiết.
Nguyên tử sắt và mạch protein làm thay đổi bước sóng
hấp thụ và làm cho hemoglobin có một màu đặc trưng. Hemoglobin đã oxy hóa (máu từ các động
mạch) có màu đỏ sáng(hic, đỏ tươi dễ nghe hơn), nhưng khi không có Oxy (máu ở các tĩnh mạch),
hemoglobin chuyển sang màu đõ tối hơn.
 Khi Hem bị oxy hóa
HEM HEMATIN HEMIN (tím)
Fe+2 Fe+3 (tinh thể Teichman)

Fe
N
N
N
N
OH
Fe
N
N
N
N
Cl
2. Cấu tạo của globin:
• Cấu trúc bậc I:
Chuỗi α H2N  COOH (141 aa)
β H2N  COOH (146 aa)
• Cấu trúc bậc II:
~ 6 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
70% các aa chuỗi α & β tạo thành nhiều đoạn xoắn α

A B C D
A B B C C D
• Cấu trúc bậc III: các chuỗi α & β gấp khúc.
B
Đoạn không xoắn
A A
 Gọi tên các aa trên chuỗi polypeptid bằng thứ tự của chúng trên đoạn xoắn
Td: Asp G1
His E7; His F8
 Để xác định sự khác biệt giữa các Hb, người ta phải xác định thứ tự các aa trong cấu trúc
bậc I của Globin.
HbA & HbS: trên chuỗi β: Glu (6) ở HbA bị thế bởi Val (HbS)
HbA & HbC: trên chuỗi β: Glu (6) ở HbA bị thế bởi Lys (HbC)
→ Pauling coi đó là biểu hiện của bệnh lý phân tử.
Mẫu tự A, B, C
 Ký hiệu Hb:
nơi tìm ra…
 1961, Gerand & Ingram: ký hiệu theo chuỗi polypeptid
~ 7 ~
Hinh 3: Cấu trúc bậc hai, bậc
ba của globin với các vòng
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam

Td: HbA: α2Aβ2A
HbS: α2Aβ2S ↔ α2Aβ26glu→val
HbC: α2Aβ2C ↔ α2Aβ26glu→lys
Sickle Cell Mutation
+O
2

-O
2
+O
2
-O
2
5'
α
1
α
2
ζ
3'
Chromosome 16
5' 3'
Chromosome 11
ε γ γ
δ β
G A
α α
β β
CCT GAG GAG
-Pro-Glu-Glu-
5 6 7
CCT GTG GAG
-Pro-Val-Glu-
5 6 7
β
A
β

S
Normal (HbA) Abnormal (HbS)
*
~ 8 ~
OXY-STATE DEOXY-STATE
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
3. Sự liên kết giữa hem và globin hay cấu trúc phân tử hemoglobin:
Mỗi chuỗi polypeptid của GLOBIN kết hợp với một HEM qua 2 liên kết phối trí giữa Fe
+2
và
N của nhân Imidazol của aa histidin E7 & F8 tạo thành 1 bán đơn vị của phân tử Hb.
(His xa)
N
N
Fe
N
N
HIS (E7)
HIS (F8)
N
N
Fe
N
N
O=O
HIS (F8)
 Nguyên tử Fe gồm 6 liên kết:
- 2 liên kết cộng hóa trị
- 4 liên kết phối trí
 Khi kết hợp oxy, nguyên tử Fe vẫn hóa trị 2 → đây là phản ứng gắn oxy chứ không phải

là sự oxy hóa.
N
N Fe N
N
O
2
N
HIS HIS
N
N Fe N
N
NN
HIS HIS
N

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
Hình 4:Bán đơn vị Hb tự do và kết hợp oxy
~ 9 ~
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
• HEMOGLOBIN:
 Protein hình cầu, đường kính 5,5 nm.
 Gồm 4 bán đơn vị giống nhau từng đôi một.
 Mỗi bán đơn vị:
1 Hem và 1 chuỗi polypeptid.
Trọng lượng phân tử: ≈ 17.000 Da.
 Khoảng cách giữa các Hem/Hb ≈ 2,5nm.
 Fe+2 trong Hb ≈ 0,34%.
~ 10 ~
α globin
β globin

β globin
α globin
Hình 5:Bán đơn vị của Hb
Hình 6:

Phân tử Hb hoàn chỉnh
Hemoglobin và Myoglobin GVHD: TS Trần Bích Lam
TỔNG HỢP GLOBIN:
• 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
~ 11 ~
Hình 7:
Các chuỗi alpha & beta
Các chuỗi alpha & beta
Hình 7:


Các chuỗi alpha & beta
Các chuỗi alpha & beta


Hình 8:

Tổng hợp Hemoglobin