HÓA học HEMOGLOBIN ppt _ HÓA SINH

Bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược hay nhất có tại “tài liệu ngành dược hay nhất”; https:123doc.netusershomeuser_home.php?use_id=7046916. Slide hóa sinh ppt dành cho sinh viên chuyên ngành Y dược. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn hóa sinh bậc cao đẳng đại học chuyên ngành Y dược

HOA HỌC HEMOGLOBIN Bài giảng

Bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược hay nhất có tại “tài liệu ngành dược hay nhất” ;

https://123doc.net/users/home/user_home.php?

use_id=7046916

1.Mô tả được cấu tạo hóa học, cách phân loại & tính chất của Porphyrin

2 Mô tả được cấu tạo hóa học của Hem và Globin

3 Trình bày, giải thích được sự kết hợp giữa Hem và Globin.

4 Nêu được tính chất hóa học và vai trò quan trọng của Hemoglobin trong cơ thể

MỤC TIÊU

Protein phức tạp có nhóm ngoại là chất màu

- Cromoprotein với nhóm ngoại không chứa nhân porphyrin.

Flavoprotein : nhóm ngoại chứa riboflavin

Feritin : nhóm ngoại chứa Fe

Hemocyamin : nhóm ngoại chứa Cu

- Cromoprotein với nhóm ngoại chứa nhân porphyrin

(porphyrinoprotein)

Hemoglobin : sắc tố đỏ của hồng cầu.

Myoglobin: sắc tố hô hấp trong tb cơ

Clorophyl: diệp lục tố

Cytocrom: tham gia phản ứng oxy hóa khử trong chuỗi hô hấp tb Catalase :tham gia phản ứng oxy hóa khử sinh học

ĐẠI CƯƠNG

Porphin:

- 4 vòng pyrol liên kết qua 4 cầu nối methylen (- CH=)

- Các vòng pyrol được đánh số I, II, III và IV (chiều kim đồng hồ)

- Các cầu nối methylen được ký hiệu , , , 

Vị trí của các nhóm thế trên khung phân tử được đánh số

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 8.

Porphyrin

Cấu tạo hóa học: Nhân porphin + nhóm thế

Cấu trúc nhân porphin

Vịng pyrol

CH

CH CH

CH HC

HC HC

HC

HC

CH HC

NH

N

N H N

3

4

5 6

7 8

1 2

3 4

5 6 7

8 I

II III

IV

Porphin (dạng viết tắt)

Nhóm thế

Tên gốc Công thức Ký hiệu

Metyl -CH 3 M

Là nhân porphin được gắn thêm

các nhóm thế

Một số dẫn xuất porphyrin thường gặp trong tự nhiên

NH

N

N H N

Một số dẫn xuất porphyrin thường gặp

Hematoporphyrin

Tính chất

- Có màu , có phổ hấp thu đặc trưng

- Độ tan phụ thuộc số lượng nhóm carboxyl thế

Ví dụ: Uroporphyrin có 8 nhóm carboxyl nên tan rất tốt trong nước

Protoporphyrin có 2 nhóm carboxyl nên ít tan trong nước, tan nhiều trong lipid.

- Dễ tạo phức với ion kim loại Metaloprotein

Hemoglobin, myoglobin, cytocrom, catalase: porphyrin +

Fe 2+

Clorophyl: porphyrin + Mg 2+

- Tính kiềm yếu (N của nhân pyrol) và tính acid (-COOH

ở mạch nhánh)

Điểm đẳng điện: 3 - 4,5.

Porphy

rin

động vật cao cấp.

- Kết tinh dưới dạng những tinh thể khác

nhau tùy theo loài

- Protein thuần: Globin

- Nhóm ngoại: Hem.

Hem

Ù - Nhân protoporphyrin IX + sắt hóa trị II

(Fe 2+ )

- Fe 2+ ở trung tâm nối với 4 N của bốn

vòng pyrol qua 4 lk nằm trên mặt phẳng (2

lk cộng hóa trị và 2 lk phối trí)

- Hem bị oxy hóa thành hematin (Fe 2+ biến thành Fe 3+)

- Hematin kết tinh dạng muối tinh thể

clorhydrat đặc biệt (tinh thể Hemin hay

N

N

N N

N Cl

He

m

Cấu trúc bậc 1

Globin của Hb A 1 gồm 4 chuỗi polypeptid :

- Hai chuỗi α ( 141 aa/chuỗi)

- Hai chuỗi β ( 146 aa/chuỗi)

TC: 574 acid amin

Tổ hợp chuỗi: α 2 β2

Cấu trúc bậc 2

- 80% aa của các chuỗi α và β tạo nên: 7 đoạn

xoắn α helix (chuỗi α) hay 8 đoạn xoắn α helix (chuỗi

β).

- Mỗi đoạn xoắn gồm 7 - 20 aa, ký hiệu A, B, C

… theo thứ tự

- Những đoạn aa còn lại không xoắn, nằm giữa

nối các đoạn xoắn, ký hiệu bởi hai mẫu tự của hai đoạn xoắn ở hai bên

( ví dụ: ở giữa đoạn xoắn A và đoạn xoắn B là

đoạn AB không xoắn )

Globi

n

Cấu trúc bậc 3

- Các chuỗi α và β cuộn khúc tại các đoạn acid amin không xoắn

- Mỗi chuỗi polypeptid xoắn và cuộn khúc + Hem = tiểu đơn vị của Hb.

Cấu trúc bậc 4

Bốn tiểu đơn vị kết hợp với nhau tạo

thành một phân tử Hb có cấu trúc bậc 4 (tetramer)

Globi

n

❀ 1 chuỗi polypeptid của Globin + 1 Hem:

- qua liên kết phối trí giữa Fe qua 2+ của Hem

với nitơ (N) trong nhân imidazol của acid amin histidin ở đoạn xoắn F8 (His F8 hay His gần)

và đoạn xoắn E7 (His E7 hay His xa) của mỗi chuỗi globin.

Hai lk này ở về hai phía của mặt phẳng protoporphyrin

- tạo thành một tiểu đơn vị (subunit) của phân tử Hb

❀ 1 Globin + 4 Hem = 1Hb

❀ Hemoglobin gồm 4 tiểu đơn vị (tetramer)

(mỗi tiểu đơn vị gồm 1 chuỗi polypeptid + 1 hem )

Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo

Hemoglobin

Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin

Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin

Cấu trúc bậc 4 của Hemoglobin

Sự kết hợp giữa Hem và Globin tạo Hemoglobin

Cấu trúc bậc 4 của Hemoglobin

- Globin quyết định đặc tính chủng loại của

- Hb G (Gower) ζ2 ξ2 , (bào thai).

- Hb P (Porland ) ζ2 γ 2 (bào thai).

- Hb F (Fetal): α 2 γ 2 (trẻ sơ sinh)

- Hb A1 (Adult): α 2 β2 (người trưởng thành)

- Hb A2 (2,5% tổng số Hb): α2 δ2 (người

Sự khác nhau về thành phần aa của HbA,

HbA2, HbF tại các đoạn xoắn

Al a Se r Al a

Thr Gln Gln

Leu Leu Leu

Ser Ser Ser

Gl u Gl u Gl u

Le u Le u Le u

His His His

Cys Cys Cys

Các loại

Hemoglobin

Sự thay đổi thành phần và thứ tự của các

aa trong phân tử globin

Hb bất thường gây bệnh lý

- ảnh hưởng đến ái lực của Hb đối với

oxy cũng như sự vận chuyển oxy đến các tổ chức

Ảnh

hưởng

Hb S (α2 A β2 S )

Hồng cầu bị phá hủy gây bệnh lý thiếu máu tiêu huyết mãn

tính, đau kéo dài, đột quị, suy

Fe luôn ở dạng Fe 3+ tạo methemoglobin máu

không chữa được bằng thuốc

 Kết hợp với O 2 tạo Oxyhemoglobin (HbO 2 ).

Đây là phản ứng gắn oxy hay sự oxygen

hóa chứ không phải là phản ứng oxy hóa

vì ion sắt vẫn còn hóa trị 2.

N

N

N N

M

V

M P

Tính chất của

Hemoglobin

Liên kết phối trí giữa His E7 và Fe 2+ bị đứt, một phân tử oxy sẽ thế chỗ His E7 để gắn với Fe 2+

Kết hợp

với O2

- 1 nguyên tử Fe của Hem gắn với một phân

tử O 2 ,

- 1 phân tử Hb gắn được bốn phân tử O 2

- 1g Hb gắn được 1,34 ml oxygen

Kết hợp

với O2

❀ Cấu hình không gắn oxy

(Deoxyhemoglobin):

- dạng căng hay trạng thái T (Tense)

- Có ái lực yếu đối với oxy.

- Dimer αβ tương tác với nhau qua hệ thống liên kết hydro và ion

- Bền vững nhờ sự hình thành các cầu muối giữa các chuỗi

❀ Cấu hình gắn oxy (Oxyhemoglobin):

- Dạng dãn hay trạng thái R (Relax)

- Có ái lực mạnh đối với oxy

- Liên kết hydro và ion giữa các dimer bị cắt đứt , các cầu muối bị phá vỡ, các chuỗi polypeptid di chuyển tự do hơn

Các yếu tố ảnh hưởng sự kết

hợp giữa Hb với O❀ Tương tác Hem - 2

Hem

Các tiểu đơn vị có tác động cộng lực: sự kết hợp của 1 phân tử oxy với Hem đầu tiên sẽ làm tăng ái lực của oxy với các Hem còn lại

❀ Phân áp của

oxy (pO 2 )

Ở phổi: pO 2 cao , phản ứng xảy ra theo

chiều thuận tạo HbO 2 theo máu đến mô (khoảng 97% -98% Hb được bão hòa O 2 ).

Ở mô: pO 2 thấp, phản ứng xảy ra theo

cung cấp cho các mô

Vai trò quan trọng: vận chuyển oxy từ phổi đến các tổ chức

Các yếu tố ảnh hưởng sự kết

hợp giữa Hb với O❀ Sự thay đổi của pH (Hiệu ứng Bohr) 2

Khi pH của máu giảm hay khi phân áp CO 2

(pCO 2 ) tăng, khả năng kết hợp với oxy của

- Có khả năng kết hợp và làm bền

DeoxyHemoglobin, giảm khả năng kết hợp với oxy , kích thích giải phóng oxy ở các tổ chức.

-Vị trí kết hợp: khe hỡ giữa 2 chuỗi β, trung tâm phân tử deoxyhemoglobin

Các yếu tố ảnh hưởng sự kết

hợp giữa Hb với O❀ Chất điều hòa 2,3-diphosphoglycerat (2,3 – 2 DPG)

Sự kết hợp của 2,3 - diphosphoglycerat (2,3-DPG) với hemoglobin

Qua nhóm amin (-NH 2 ) tự do của 4 chuỗi

polypeptid trong globin tạo thành dẫn xuất

carbaminoyl.(Carbohemoglobin):

Ở mô: pCO 2 cao (46mmHg) phản ứng xảy ra theo chiều thuận, carbohemoglobin được tạo

thành theo máu đến phổi

Ở phổi: pCO 2 thấp (36mmHg), phản ứng xảy

ra theo chiều nghịch , phân ly giải phóng CO 2 và đào thải ra ngoài theo đường hô hấp.

Kết hợp gián tiếp

Ở mô: H + được tạo thành từ CO từ 2 :

2H + kết hợp với Hb vừa phóng thích 4 phân tử

oxy để tạo thành 2H + Hb, theo máu vận chuyển về phổi.

Sự tạo H + , giảm pH máu, nồng độ cao của CO 2

thúc đẩy sự phóng thích oxy và kết hợp với CO 2 tại mô

Ở phổi: oxy gắn vào deoxy Hb sẽ đẩy H + ra khỏi

Hb

H + kết hợp với bicarbonat giải phóng CO 2 đào

thải ra ngoài theo đường hô hấp

- tạo thành carboxyhemoglobin (HbCO) tạo thành carboxyhemoglobin (HbCO) rất bền

oxygen.

- CO gắn vào Hb tại vị trí giống oxy, nhưng có

ái lực với Hb mạnh hơn O 2 gấp 210 lần, nên có thể đẩy O 2 ra khỏi HbO 2 dễ dàng:

- HbCO gây ngộ độc nặng

Điều trị: hỗn hợp khí carbogen (95% O 2 + 5%

❀ Chất oxy hóa (nitrit, nitrat, clorat, ferricianur,

nitrobenzen, polyphenol, ) oxy hóa Hb tạo methemoglobin (M-Hb)

❀ M-Hb không có khả năng gắn O 2 nên không còn chức năng hô hấp

❀ M-Hb cao (> 1,5%) gây ngộ độc, ngạt thở, da tím tái

vì thiếu oxy mô (hội chứng cyanose)

❀ enzym diaphorase/cơ thể khử M-Hb thành Hb.

❀ Điều trị: tiêm các chất khử mạnh (xanh metylen,

vitamin C )

❀ Bình thường Met Hb < 2% Met Hb tăng trong:

- Ngộ độc bởi các chất oxy hóa

- Thiếu men khử Met Hb do di truyền

- Các bệnh Met Hb máu do các dạng Hb bất thường (HbM)

Hb M - Hb + e

-Methemoglobin

Sự oxy hóa

Hemoglobin

Tính chất của peroxidase

Ứng dụng: tìm máu trong nước tiểu và