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

Được tạo thành từ protoporphyrin IX gắn với một nguyên tử Fe hóa trị hai Fe bởi bốn liên kết với 4 nito của bốn vòng piron.. Sự kết họp của Hem và Globin ❖ mỗi chuồi J30lypeptide của G

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRỬỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

■ 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

Mục Lục

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

Heme Hemoglobin molecule

Heme

<xcha¡n2

Hình 1.1 cẩu trúc bậc bổn của hemoglobin

Hemoglobin cấu tạo gồm hai phần :

phần protein thuần : globin phần

nhóm ngoại hem

Được tạo thành từ protoporphyrin IX gắn với một nguyên tử Fe hóa trị hai ( Fe ) 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 (1,3,5,8- tetrametyl

- divinyl-6,7-dipropionicpocphirin)

2,4-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 :

ở người trưởng thành gồm 4 chuôi polypeptide trong đó có

❖ hai chuỗi a mỗi chuỗi gồm 141 acid amin

CH

COOH COOH

H 3 C CH = CH 2

❖ hai chuỗi [3 mồi chuồi gồm 146 acid amin

cấu trúc bậc 2 và bậc 3 của hemoglobin

Saunders College Publishing Hình I Mô hình 1 chuồi ß cüa Hb

Garrett &

Grisham:

Biochemistry, 2/e Figure 15.24

Transferrin

Hình 7: Tổng họp Hemoglobin

9

Chromosome 11 LCR I 5'

• 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

Chromosome 16 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

ơ-2 (*1

É ■

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)

p M p M ° 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 Fe2+ với globin nằm

về hai phía mặt phăng

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%

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)

—I partial pressure of oxygen

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

Đường cong phân ly oxy hemoglobin

* 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:

Helix F

Leu F7

Leu F4

Porphyri n

Heme -s

2,3-DPG thấp

Val FG5Leu FG3

_ i _ _ His F80.6 A

Porphyrin I

Hình 1.4 Liên kết của oxy trong hemoglobin

15

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 CO 2: 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)

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

+ CO2T

CA

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

> 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 MetHb + e'

nitrit, clorat, ferricyanua

Garrett & Grisham: Biochemistry,

2/e Figure 15.26

o

1.3 Chức năng sinh học của hemoglobin

• 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 (2,3- Diphosphoglycerate)

Saunders College Publishing

His F8

(b) Mb:CO complex

Chương II: MYOGLOBIN

Myoglobin là protein có cấu trúc bậc 3 điển hình, sắc tố chủ yếu của cơ thịt động vậtKhối lượng phân tử trung bình 16,700 daltons

II.l Cấu tạo :

Hình 2.1 cấu trúc không gian của Myoglobin

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 EQUENCESof THEaAND C HAINSof H UMAN H EMOGLOBIN AND OF H UMAN M YOGLOBIN4 -*

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 '’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 desig-nated the F' helix 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

El

B16 Cl A16B1

Helix Boundaries A1

H21

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

(p rotein chain)^/^! H

22

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

□ 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

Nhiệt ẩ. iều kiện khử

Ferrohemochroferrihemochrom

Fe2+, Globin biến tính, màu hồng

Fe3+, Globin biến tính,màu

nân

Oxy

hĩa

Nitrosoferrohemochrom

Fe2+, 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) Phức không màu MbdNO(Fe^,GD)

c a cb oxy fer ohemo crom Quang

b.thco loại cơ