TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM .Đề tài:HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRỬỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
...............£0 CO 03..............................

TIỂU LUẬN HÓA SINH THựC PHẨM

Đề tài:

HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN

GVHD : TS. TRẦN BÍCH LAM
NHÓM THựC HIỆN:
■ HUỲNH HOÀNG DUY
■ LÊ TRẦN TRUNG
■ PHAN BẢO DUNG
■ TRẦN CAO DÂN
■ ĐINH THỊ TÚ UYÊN

60800300
60802379
60800288
60800272
60802571

1


■

TÔ THANH LOAN

Mục Lục

60801123

CHƯƠNG I. Hemoglobin.................................................Error! Bookmark not defined.
1.1 .cấu tạo hemoglobin....................................................Error! Bookmark not defined.

HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN......................................1
Chương I: Hemoglobin...........................................................................................................................................3

HS-40 Ị 5' m........................................9
Embryo...................................................9
Porphyrin I.............................................14
Chương II: MYOGLOBIN...................................................................................................................................18

Oxy hoá............................................23
Metmyoglobin Fe3+(màu nâu)............................23
CÁC BIỂN ĐỔI CHÍNH CỦA MYOGLOBIN TRONG THỊT (GD - globỉn
bị biéiì tính)........................................25

Tài liệu tham khảo

2


Chương I: Hemoglobin
1.1 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 :
phần protein thuần : globin phần
nhóm ngoại hem

Heme
2

Heme

1.1.1 Hem :

Hemoglobin molecule

Hình 1.1 cẩu trúc bậc bổn của hemoglobin

3


heme
protoporphyrin IX

Hs

Được tạo thành từ protoporphyrin IX gắn với một nguyên tử Fe hóa trị hai ( Fe2+ ) bởi bốn
liên kết với 4 nito của bốn vòng piron. Nhóm hem bị oxy hóa thành
hemantin
Hình 1.2
Protopocp
h irin IX

(1,3,5,8tetrametyl
- 2,4divinyl6,7dipropionic
pocphirin)

—CH =CHj

Ferrochel atase
CH22
CH

I.

COO
COO
'CO
'
O'

Fe2+ thành Fe3+
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 the gắn vào 15 vị trí
khác nhau của vòng protopocphirin

1.1.2 Globin :
CH

H3C

CH = CH 2

H3C

CH3

COOH

COOH

ở người trưởng thành gồm 4 chuôi polypeptide trong đó có
❖ hai chuỗi a mỗi chuỗi gồm 141 acid amin

4


❖ hai chuỗi [3 mồi chuồi gồm 146 acid amin

5


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

"Shortỉiand" cx-helix

6

cấu trúc bậc 2 và bậc 3 của hemoglobin


cấu trúc bậc 2 và bậc 3 của hemoglobin

Garrett &
Grisham:
Biochemistry,
Figure 15.24

2/e

* Sự tổng

họp globin

Transferrin

Saunders College
Publishing

Hình I . Mô hình 1 chuồi ß cüa Hb


Hình 7:
•
•

Tổng họp 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

ơ-2

(*1

É■

5'

Chromosome 11 Chromosome 16
LCR I HS-40 Ị 5' m

HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN........................1
Chương I: Hemoglobin...................................................................................................3

HS-40 Ị 5' m...........................9
Embryo.....................................9
Porphyrin I...............................14
Chương II: MYOGLOBIN...........................................................................................18

Oxy hoá...............................23
Metmyoglobin Fe3+(màu nâu)..............23
CÁC BIỂN ĐỔI CHÍNH CỦA MYOGLOBIN TRONG
THỊT (GD - globỉn bị biéiì tính)........25
Embryo

9


m

n■ u n u nU^.
Í Ò & Ok L
h
"p
«2Ĩ2
F

“p
"
a2ĩ F«Ã
A2

1
2

Ơ.A

Fetus

Adult

*

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.


tuỷ xương

Tiii noãn

Prenatal age (weeks)

Câu trúc
%

Hb A
A2b2
95-97%

Bảng thành phần hemoglobin của người lớn

Hb A2
A2d2
2-3.5%

Hb F
A2g2
1-2%

1.1.3. Sự kết họp của Hem và Globin
❖ mỗi chuồi J30lypeptide của Globin kết hợp với một Hem qua hai liên kết phối trí
giữa Fe của hem với N của nhân Imidazol thuộc acid amin histidin E7 với N của
nhân Imidazol thuộc acid amin F8 trong chuỗi polypeptide
❖ biều diễn Hem trên một mặt phẳng thì hai liêu kết phối trí giữa Fe 2+ với globin nằm
về hai phía mặt phăng
HIS (E 7 )

0=0

H IS (F8)

HIS

(F 8 )

Phân tử Hb hoàn chỉnh là một protein hình cầu có đường kính khoảng 55A° 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, mồi bán đơn vị gồm một chuỗi polypeptide của globin liên kết với một hcm là vị trí
nhả và gắn oxy.Tỷ lệ sắt trong hemoglobin là 0,34%
M

V

M

V

1.2

Tính
chất của

p

M

p

M

°2

hemoglobin :
1.2.1 Kết họp thuận nghịch với oxy tạo oxyhemoglobin
Hb 1+
* Ơ2 = Hb02
Đỏ thẫm
Đỏ tươi
Sự kết họp và phân ly giữa 02 và Hb được xác định bởi phân áp oxygen ớ môi trường
chung quanh Hb.
Ớ phôi: phân áp 02 cao —» 95-98% Hb kết họp oxy —» theo máu đến mô.
Ở mô: phân áp 02 thấp (40mmHg) phản ứng xảy ra theo chiều nghịch, Hb02 phân
ly, nhả 02 cho mô
—»chức năng của Hb trong hô hấp.
Đưòng cong phân ly oxy -hemoglobin:
• Sự kết họp và phân ly giữa 02 và Hb được xác định bởi phân áp oxy (p02)
• Có dạng Sigma
• Việc gắn oxy vào hem thứ nhất làm dễ dàng gan oxy vào hem thứ 2

1Lệch trái (dể gắn oxy)


p 50 (phân áp 02 cần thiết để 50% Hb bão hòa với 02) 26.8mmHg

Đường cong phân ly
oxy hemoglobin

—I

partial pressure of oxygen

* Ớ phần P02 thấp (nơi Hb02 nhả 02 cho mô): đường cong rất dốc 1 sự thay đổi nhỏ của P02
sẽ làm thay đổi sự giao 02 cho mô một cách đáng kể => giúp hằng định P02/mô.
* Ở phần P02 cao (nơi Hb lấy 02 từ phồi) đường cong tà:
P02: 60mmHg —» bão hòa Hb với 02: 89%.
P02 t 500 thì độ bão hòa Hb02 cũng chỉ 100%
—> P02 môi trường, phế nang có thể thay đối nhiều nhưng độ bão hòa Hb02 & lượng oxy giao
mô không bị giao động lắm.
=> P02 mô on định.
=> Hb có tính đệm giúp P02/ mô ốn định, đảm bảo sự hằng định nội môi.
• Vị trí bình thườnẸ của đường cong tùy thuộc vào:
•S Nông độ 2,3-DPG s Nồng độ ion H+ (pH)
•S C02 trong hồng cầu s Cấu trúc của Hb...
•

Lệch phải (dc nhả oxy)

•

•
•
•

2,3-DPG cao
H+ cao
C02 cao
Hb

Oxyhaemoqlobin____________Deoxỵhaemoglobin

Hình 1.3 oxy-deoxy hemoglobin


2,3-DPG thấp

Val FG5
Leu FG3

Leu F4

0.6 A

Heme
-s

_ i _ _ His F8

Porphyri
n

Porphyrin I

Helix F

Leu F7

Hình 1.4 Liên kết của oxy trong hemoglobin


(b)
(a)

Hình 1.5 Oxy và deoxy hemoglobin trong không gian
1.2.2 Ket họp với cacbodioxyll tạo thành cacbonyl hemoglobin
CO2: Sản phẩm chuyển hóa ở các mô—»thải ra ngoài Máu
TM: 50-60ml CCVlOOml máu Máu ĐM: 50-53ml
CCVlOOml máu.
Ở P02 = 40mmHg, 37 o c, chỉ 2,9ml CO2 hòa tan —» phải vận chuyển bằng nhiều cách.
a) Hb kết hơp trưc tiếp với CO2: qua nhóm NH2 tự do của Globin tạo thành
carbonyl Hb(HbC02)
R-NH2 +
CO2 <-> R-NH-COOH
(dẫn xuất carbamyl) p/ư
xảy ra —» hoặc <— tùy thuộc Pc:o2
* Ớ mô : pC02 = 46mmHg : phản ứng theo chiều thuận *Ớ
phổi: pC02 = 36mmHg : phản ứng theo chiều nghịch bì Hb
vân chuyển gián tiếp COo CO2 thâm thâu từ các mô vào
máu:
CO2 + H2O

H2CO3 ^ H+ + HCO'3
CA ( carbonic anhydrase)

15


H+ gắn vào His (146) tận cùng chuỗi p của Hb tự do (vừa giải phóng O) tạo Hb2H+
—» đến phổi: H+ được giải
phóng
+
HCO3' => H2CO3
H2CO3

H2O

CA

+ CO2T

1.2.3 Ket họp với cacbonmonoxyl tạo cacbonmonoxyl hemoglobin ( COHb)
tạo carbon monoxyd Hb (HbCO) rất bền vũng.
> CO có ái lực với Hb gấp 210 lần so với oxy
> CO có thể đẩy O2 ra khỏi HbOo
Hb + CO
HbCO
HbƠ2 + CO
HbCO +
O2
> Trong trường họp ngộ độc co, người ta phải giữ tốt khí cho bệnh nhân
Nói tủm lại: Hemoglobin củ khả năng kết hợp với CO, CO2 lrt ở ba trung tâm khác nhau tương

tác của các trung tâm này được truyền băng những thay đôi dạng không gian của phân tử
protein gọi là tương tác aìosteht
1.2.4.Oxy hóa Hb tạo Methemoglobin (MetHb):
chất oxy hóa Hb
(Fe )

MetHb + e'
(Fe )

nitrit, clorat,
ferricyanua...

I.2.5.
Tính chất enzym:
Hb có tính chất của một oxydoreductase xúc tác phản ứng oxi hóa khử s
Tính chất của một peroxydase:
H2O2 + AH2
2H2O +
A
Hb
s Tính chất của một catalase:
H2O2

2H2O + O2

16


Garrett & Grisham: Biochemistry,
2/e Figure 15.26

HLs E7

His E7

J

N'

HC-.

o

J

CH

‘N

CH

-N

HC.

H

M

N'

/

H

TV

His F8

HLs F8

N
(a) Free heme
with imidazole

N
(b) Mb:CO complex

(c)

Oxymyoglobin

Saunders College

1.3 Chức năng sinh học của hemoglobin
• Vận chuyển oxy đến mô
• Phán ứng giữa Hb & oxygen:
• Sự gắn oxy - không phải phản ứng oxy hóa.
•
Một Hb có thề gắn 4 phân tử 02.
•

Sự gắn oxy đòi hỏi ít hơn 0.01 giây.
• Chịu ảnh hưởng của một số chất: 2,3-DPG (2,3Diphosphoglycerate)...

Publishing


Chương II: MYOGLOBIN
II.l 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

18


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, mồi 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.
TABLE 9-1. T HE

A MINO A CID S EQUENCES

Helix Boundaries A1

of THE a AND
A16B1

C HAINS

of H UMAN
B16
Cl

H EMOGLOBIN

C7

AND OF

D1

H UMAN M YOGLOBIN 4 -*

D7
El

HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN.......................................1
Chương I: Hemoglobin................................................................................................................................................3

HS-40 Ị 5' m........................................9
Embryo....................................................9
Porphyrin I..............................................14
Chương II: MYOGLOBIN........................................................................................................................................18

Oxy hoá............................................23
Metmyoglobin Fe3+(màu nâu).............................23

CÁC BIỂN ĐỔI CHÍNH CỦA MYOGLOBIN TRONG THỊT (GD - globỉn
bị biéiì tính).........................................25
Mb...............................G - L S D G E W Q L V L N V W G K V E A D I P G H G Q E V L I R L F K ^ H P E T L E K F D K F K H L K S E D E M K A S E D L K K H G A T V L T A L G

The residues have been aligned in structurally analogous positions. The
blue boxes shade the residues that are identical in both Hb chains, the
purple boxes shade the residues that are identical in both Hb chains and in
Mb, and the dark purple boxes shade residues that are invariant in all
vertebrate Hb and Mb chains (Thr C4, Phe CD1, Leu F4, His F8, and Tyr
HC2). The one-letter amino acid symbols are defined in Table 4-1.
E19

FI

F9

G1

'’The first and last residues in helices A-H are indicated, whereas the
residues between helices constitute the intervening “segments.” The refined
Hb structure reveals that much of what is designated the EF segment is
really helical in both chains: It encompasses residues EF4-F2 and is designated the F' helix.
G19 HI

H19
H21

H26

HEMOGLOBIN VÀ MYOGLOBIN....................................1

Chương I: Hemoglobin.......................................................................................................................................3

HS-40 Ị 5' m.......................................9
Embryo.................................................9
Porphyrin I...........................................14
Chương II: MYOGLOBIN...............................................................................................................................18

Oxy hoá...........................................23
Metmyoglobin Fe3+(màu nâu)..........................23
CÁC BIỂN ĐỔI CHÍNH CỦA MYOGLOBIN TRONG THỊT (GD globỉn bị biéiì tính)...............................25

19


Mb........G I L K K K G H H E A E i K P | a Q S | Ậ T K H K I P V K Y L E F I S E C I I Q V L Q S K H P G D F G A D A Q G A M N K A L E L F R K D M A S N

Myoglobin chứa một vòng porphyrin với một trung tâm sắt. Có một nhóm histidine proximal
gắn trực tiếp đến tning tâm sắt, và một nhóm histidine ngoại biên trên mặt đối diện, không phái
ngoại quan đến sắt. Nó phục vụ ba chức năng:

20


1. Đê hình thành liên kêt hydro với các phân nưa dioxygen, tăng o 2 ràng buộc không đổi
2. Đẻ ngăn chặn sự ràng buộc của khí carbon monoxide, cho dù có hoặc không có từ bên trong cơ thê.
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 họp với histidine ngoại biên. [l2]

3. Đe ngăn chặn dimerization không thể đảo ngược của oxymyoglobin với một loài
deoxymyoglobin

Hình 2.2 Liên kết của nhỏm hem trung myoglobin

21


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

heme plane
11.2 Chức
năng
của
chính
•
chuyên
chở
mitochondria)
•
Xúc tác vớt vác NO

(p rotein chain)^/^!

Myoglobin cũng có một chức năng
Myoglobin thoát ra khỏi mô
tiểu có màu hồng
Có tác dụng là một kho dự trữ khí
phóng thích oxy khi nồng độ xuống

dự trừ khí cho cơ thể
11.3 Tính chất của myoglobin

myoglobin : có hai chức năng
khí (từ hồng huyết cầu vào nội bào

dường
H

•
dự trữ dưỡng khí cho mô thịt
gián tiếp trong trường hợp thương tổn bắp thịt.
thịt bị thương tổn và lọc vào trong nước tiểu làm nước
myoglobin gắn chặt với oxy hơn hemoglobin nó chỉ
thấp nên thích họp hơn hemoglobin trong quá trình

22


D esoxymyoglobin
Fe2+(đỏ tía)

Oxymyoglobin
phản ứng cộng oxy

Fe2+(đỏ tươi)

Oxy hoá

Oxy hoá

Khử

Khử

Metmyoglobin
Fe3+(màu nâu)
V
□ Desoxymioglobin là sắc tố bâm sinh của thịt làm cho thịt có màu đỏ tía, trong đó Fe có
hóa trị II.
□ Myoglobin (Mb) khi mang oxy tạo thành Oxymyoglobin (Mb02) có màu đỏ rực. Mb02
là chất dự trữ oxy cho cơ, trong đó Fe có hóa trị II. Màu của Mb02 có thể nhận thấy rõ
trên bồ mặt thịt tươi.
□ Mb và Mb02 khi bị oxy hóa thì Fe2+ chuyên thành Fe3+ tạo nên Metmyoglobin (MMb)
có màu nâu. Khi nguyên tử Fe ở trạng thái Fe3+ thì phân tử Mb không có khá năng kết
họp với oxy nữa.

23


Mb2+ hoăc MbOo

ferrihemochrom

Nitrosomyoglobin
Nitrit

Nhiệt

Fe2-, Globin

hoặc
nitrat

khử

ẩ.

iều kiện

Fe3+, Globin
biến tính,màu
nân

không biến tính,

+
nhiịệt

Oxy

màn đỏ (ướn
Ferrohemochro

Nitrosoferrohemochrom

hĩa

Fe2+ , Globin biến
tính, màu hồng

2+

Fe , Globin biến tính, màu đỏ hồng
II.3 Biến tính của Myoglobin trong quá trình chế biến và bảo quản thực phấm :
> Lượng Mb thay đổi tùy từng loại mô, từng loài, 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).


CÁC BIỂN ĐỔI CHÍNH CỦA MYOGLOBIN TRONG THỊT (GD - globỉn bị biéiì
tính)
nitrit

MbdCO (Fe2+,GD)

c a cb oxy fer ohemo crom

Phức không màu

Quang
»

MbdNO(Fe^,GD)
N ltr oz ofer oh emo crom

Pocphirin rự do, bị
oxy hoá

Cho lemy o g

(nâu,vàng, không

lob in (xanh lá
cây)