HÓA HỌC HEMOGLOBIN pot

KHẢ NĂNG TẠO CARBON MONOXYD Hb VÀ KHẢ NĂNG OXY HÓA Hb.. TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HEMOGLOBIN... CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA PORPHIN... - Được phát hiện lần đầu vào năm 1840 bởi Hünefeld: protein vận

HÓA HỌC HEMOGLOBIN

BS HOÀNG HIẾU NGỌC

BỘ MÔN SINH HÓA – KHOA Y – ĐẠI HỌC Y DƯỢC

MỤC TIÊU

1 PHÂN LOẠI CROMOPROTEIN

2 MÔ TẢ CẤU TẠO HEME VÀ GLOBIN

3 PHÂN TÍCH SỰ KẾT HỢP GIỮA HEME VÀ

GLOBIN

4 CÁC DẠNG HEMOGLOBIN

5 VAI TRÒ CỦA HEME TRONG VẬN CHUYỂN

KHÍ (O 2 ; CO 2 )

6 KHẢ NĂNG TẠO CARBON MONOXYD Hb VÀ

KHẢ NĂNG OXY HÓA Hb.

7 TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HEMOGLOBIN

1. CÓ NHÂN PORPHYRIN: PORPHYRINOPROTEIN

2. KHÔNG CÓ NHÂN PORPHYRIN: CROMOPROTEIN

• VÒNG PYROL:

N H

N

| H

CH CH HC

HC

• BỐN VÒNG PYROL LIÊN KẾT VỚI NHAUQUA BỐN CẦU NỐI METHYLEN (-CH2=)TẠO NÊN PORPHIN

NHÂN PORPHIN

– SỐ LA MÃ: I, II, III, IV

–

–

–

–

α (GIỮA PYROL I VÀ PYROL II)

Β (GIỮA PYROL II VÀ PYROL III)

γ (GIỮA PYROL III VÀ PYROL IV)

δ (GIỮA PYROL IV VÀ PYROL I)

– 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

8 7

3 4

8

1 2 I IV

III

6 5

HN NH

C HC

HC C

C

(1) HC

(2) CH C

CH(3) CH(4) C

CH (5)

C

HC (6)

(7) HC

(8) HC

II N

III IV

I N

CH C C CH

α

β γ

δ

CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA PORPHIN

• PORPHIN ĐƯỢC GẮN THÊM CÁC GỐC HÓAHỌC TẠI CÁC VỊ TRÍ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 SẼ

4 PYROL PORPHIN PORPHYRIN

GỐC THẾ

N

P A

P A P

A P A

-CH 2 -COOH -CH 2 -CH 2 -COOH

KÝ HIỆU

-M -E -EOH -V

-A -P

CÔNG THỨC CẤU TẠO

CỦA MỘT SỐ PORPHYRIN

p p

E-OH M

http://www.buzzle.com/articles/low-hemoglobin-levels.html

- Được phát hiện lần đầu vào năm 1840 bởi

Hünefeld: protein vận chuyển oxy

- 1851, Otto Funke mô tả cấu trúc của hemoglobin

- Đặc tính gắn oxy có thể chuyển đổi được Felix

Hoppe – Seyler mô tả

-1959, Max Perutz và John Kendrew đoạt giải

Nobel hóa học trong việc tìm ra cấu trúc phân tử của hemoglobin bằng kỹ thuật chụp tia X

- Vai trò của hemoglobin trong máu được nhà

sinh lý học Claude Bernard làm sáng tỏ

http://en.wikipedia.org/wiki/Hemoglobin

ra những dạng tinh thể khác nhau

Globin

CẤU TẠO HEMOGLOBIN

Fe2+

HEME

PROTOPORPHYRIN IX Fe 2+ HEME

1 CẦU NỐI GẮN VỚI

(HIS GẦN)

1 CẦU NỐI GẮN VỚI

(HIS XA) - CẦU NỐI NÀY DỄ

His gần

oxy

His xa

OXY HÓA HEME HEMATIN (Fe 3+ )

HEMATIN (Fe 3+ ) Cl - TINH THỂ HEMIN

GLOBIN

• PHÂN TỬ Hb CÓ 574 aa

– 2 CHUỖI ALPHA (141 aa / CHUỖI) ⇒ cấu trúc bậc I

– 2 CHUỖI BÊTA (146 aa / CHUỖI) ⇒ cấu trúc bậc I

CẤU TRÚC BẬC III CỦA Hb

CỦA Hb

TRÚC BẬC IV CỦA Hb

Myoglobin Chuỗi beta của hemoglobin

CẤU TRÚC HEMOGLOBIN

• 4 BÁN ĐƠN VỊ CỦA Hb CÓ THỂ ĐƯỢC CHIA

• (αβ)1 VÀ (αβ)2

• HAI CHUỖI POLYPEPTID TRONG MỖI DIMER

• HAI DIMER CÓ THỂ DI CHUYỂN SO VỚI

OXYHEMOGLOBIN

Dạng T

(deoxyhemoglobin)

Dạng R (oxyhemoglobin) + 4O 2

- 4O 2

GEN MÃ HÓA GLOBIN

Gen alpha globin

Pamela C.Champe and Richard A Havey

2 Biochemistry Illustrated Review

BỆNH HEMOGLOBIN

• BỆNH HỒNG CẦU HÌNH LiỀM: HbS

– 2 CHUỖI ALPHA BÌNH THƯỜNG

– 2 CHUỖI BÊTA ĐỘT BiẾN

• BỆNH HỒNG CẦU HÌNH BIA: HbC (Glu6Lys)

Hồng cầu bình thường Hồng cầu hình liềm

Val His Leu Thr Pro Glu Glu

1 Val

2 His

3 Leu

4 Thr

5 Pro

6 Val

7 Glu

GẮN OXY CỦA HEMOGLOBIN

KẾT HỢP THUẬN NGHỊCH VỚI OXY

O2 GẮN VỚI Fe2+ QUA LIÊN KẾT PHỐI TRÍ

1 NGUYÊN TỬ Fe2+ GẮN VỚI 1 PHÂN TỬOXY

Hb + 4O 2 → Hb(O 2 ) 4

1g Hb GẮN ĐƯỢC 1.39 ml O2

• TẠI PHỔI:

– pO 2 cao (100 mmHg): Hb gắn oxy → HbO 2

– pO 2 thấp (40 mmHg): Hb nhả oxy cho mô

ÁI LỰC VỚI OXY TĂNG LÊN

Hb

O 2 Hb

O 2 Hb

O 2 Hb

• MYOGLOBIN: GẮN 1 PHÂN TỬ OXY

GẮN) ĐẾN 100% (GẮN HẾT TẤT CẢ VỊ TRÍ)

• ĐỒ THỊ MINH HỌA ĐỘ BÃO HÒA OXY THEO

ÁP SUẤT RIÊNG PHẦN OXY (pO2) GỌI LÀ

Đường cong phân ly oxy - hemoglobin

• MYOGLOBIN CÓ ÁI LỰC VỚI OXY CAO HƠNHEMOGLOBIN

• P50: ÁP SUẤT OXY RIÊNG PHẦN

CẦN ĐỂ OXY GẮN VÀO 50% VỊ TRÍ GẮN KẾT

– P 50 (MYO) = 1 mmHg

– P 50 (HEMG) = 26,8 mmHg

– ÁI LỰC OXY CAO THÌ P 50 THẤP

• CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN ÁI LỰC CỦA

Hb ĐỐI VỚI OXY

–pH

–Nồng độ CO2

–2,3 diphosphoglycerat (DPG): tăng caotrong hồng cầu sẽ giảm ái lực của Hb vớioxy, và ngược lại

HbO 2 + 2,3-DPG → Hb – 2,3-BPG +O 2

KẾT HỢP VỚI CO2 TẠO CARBONYL

• VẬN CHUYỂN TRỰC TIẾP:

R – NH 3+ + CO 2 → 2H + + R – NH – COO

3-• 2 ION H+ KẾT HỢP VỚI 2 ACID AMIN

SƠ ĐỒ VẬN CHUYỂN CO 2 GIÁN TiẾP CỦA HEMOGLOBIN

KẾT HỢP VỚI CARBON MONOCYD (CO)

TẠO CARBON MONOXYD HEMOGLOBIN

•

•

•

•

CO GẮN VỚI Hb TẠI ĐiỂM GẮN OXY

ÁI LỰC CAO GẤP 210 LẦN OXY

HƠN

NGỘ ĐỘC CARBON MONOCYD

OXY HÓA HEMOGLOBIN TẠO

METHEMOGLOBIN

• MetHb LÀ Hb CÓ NGUYÊN TỬ Fe2+ BỊ OXYHÓA THÀNH Fe3+

NGUYÊN NHÂN GÂY MetHb

• CHẤT OXY HÓA: SODIUM NITRIT,

• MetHb > 1.5% → TÍM TÁI

TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HEMOGLOBIN

Tài liệu tham khảo:

-Hóa sinh Y học

-Lehninger Principles of Biochemistry (4ed 2004) - ISBN 0716743396

-Harper's Illustrated Biochemistry( 26th Ed, 2003)

-Whitford_Proteins-Structure and Function 2005