Tài liệu HEMOGLOBIN 2008 pdf

• BỐN VÒNG PYROL LIÊN KẾT VỚI NHAU QUA BỐN CẦU NỐI METHYLEN -CH2= TẠO NÊN PORPHIN... 1 CẦU NỐI GẮN VỚI HISTIDIN F8 CỦA GLOBIN GẦN 1 CẦU NỐI GẮN VỚI HISTIDIN E7 CỦA GLOBIN XA - CẦU NỐI N

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 (O2; CO2)

6 KHẢ NĂNG TẠO CARBON MONOXYD Hb VÀ

KHẢ NĂNG OXY HÓA Hb.

7 TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HEMOGLOBIN

VD: HEMOGLOBIN; MYOGLOBIN; OXYDOREDUCTASE

1 KHÔNG CÓ NHÂN PORPHYRIN:

CROMOPROTEIN

VD: FLAVOPROTEIN; FERRITIN; HEMOCYAMIN

PORPHYRIN

CH CH HC

HC

• BỐN VÒNG PYROL LIÊN KẾT VỚI NHAU QUA BỐN CẦU NỐI METHYLEN (-CH2=)

TẠO NÊN PORPHIN

5 6

N

H N NH

N

1 2

3 4 7

8

1 2

3 4 5

6 7

II III

IV

(1) (2)

CH C

C CH CH

N H

CH C

C

NH

N C

C H

(5) (6)

(7)

(8)

II

III IV

δ

NHÂN PORPHIN

• ĐÁNH SỐ THỨ TỰ VÒNG PYROL:

– SỐ LA MÃ: I, II, III, IV

– THEO CHIỀU KIM ĐỒNG HỒ

• ĐÁNH DẤU CẦU NỐI METHYLEN

– 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)

• ĐÁNH SỐ CÁC ĐỈNH PORPHIN:

– 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA PORPHIN

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

TẠO THÀNH PORPHYRIN

4 PYROL PORPHIN PORPHYRIN

GỐC THẾ

N

P A

P A P

A P A

CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ PORPHYRIN

M

V M

P A

P A

P

A

Uroporphyrin I

M

p M

E-OH M

P P

M

M

Hematoporphyrin

HEMOGLOBIN

• Hb: protein hình cầu, đường kính # 55Ao

Globin

CẤU TẠO

• PHẦN PROTEIN THUẦN: GLOBIN

Fe 2+

HEME

PROTOPORPHYRIN IX Fe 2+ HEME

1 CẦU NỐI GẮN VỚI

HISTIDIN F8 CỦA GLOBIN (GẦN)

1 CẦU NỐI GẮN VỚI

HISTIDIN E7 CỦA GLOBIN (XA) - CẦU NỐI NÀY DỄ GÃY ĐỂ OXY GẰN VÀO

His gần

His xa

ox y

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)

– 2 CHUỖI BÊTA (146 aa / CHUỖI)

CẤU TRÚC BẬC III CỦA Hb

• CẤU TRÚC BẬC II CUỘN XOẮN TẠI NHỮNG ĐOẠN KHÔNG XOẮN

• GIỐNG CẤU TRÚC BẬC III CỦA MYOGLOBIN

• MỘT CHUỖI POLYPEPTID XOẮN VÀ CUỘN KẾT HỢP VỚI 1 HEME TẠO 1 BÁN ĐƠN VỊ CỦA Hb

• 4 BÁN ĐƠN VỊ CỦA Hb TẠO THÀNH CẤU

TRÚC BẬC IV CỦA Hb

Myoglobin Chuỗi beta của hemoglobin

CẤU TRÚC HEMOGLOBIN

• 4 BÁN ĐƠN VỊ CỦA Hb CÓ THỂ ĐƯỢC CHIA THÀNH 2 PHẦN GIỐNG HỆT NHAU (DIMER)

• (αβ)1 VÀ (αβ)2

• HAI CHUỖI POLYPEPTID TRONG MỖI DIMER GẮN CHẶT VỚI NHAU BẰNG LK KỴ NƯỚC

(HYDROPHOBIC INTERACTION)

• HAI DIMER CÓ THỂ DI CHUYỂN SO VỚI

NHAU BỞI NHỮNG LK PHÂN CỰC (YẾU)

→ TRẠNG THÁI DEOXYHEMOGLOBIN VÀ

OXYHEMOGLOBIN

Dạng T

(deoxyhemoglobin)

Dạng R (oxyhemoglobin) + 4O 2

- 4O 2

DẠNG T CỦA Hb

• KHÔNG GẮN OXY

• LK ION VÀ LK HYDRO XUẤT HIỆN NHIỀU LÀM KÌM HÃM SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC CHUỖI POLYPEPTID

• DẠNG Hb CÓ ÁI LỰC THẤP VỚI OXY

GEN MÃ HÓA GLOBIN

Pamela C.Champe and Richard A Havey

2 nd 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)

• BỆNH THALASSEMIA

Hồng cầu bình thường Hồng cầu hình liềm

Val His Leu Thr Pro Glu Glu

Val His Leu Thr Pro Val Glu

Trình tự acid amin trong chuỗi bêta bình thường

Trình tự acid amin trong chuỗi bêta trong HbS

GẮN OXY CỦA HEMOGLOBIN

KẾT HỢP THUẬN NGHỊCH VỚI OXY

Hb + O 2 → HbO 2

NGHỊCH

• O2 GẮN VỚI Fe2+ QUA LIÊN KẾT PHỐI TRÍ

• 1 NGUYÊN TỬ Fe+ GẮN VỚI 1 PHÂN TỬ OXY

Hb + 4O 2 → Hb(O 2 ) 4

• 1g Hb GẮN ĐƯỢC 1.39 ml O2

• TẠI PHỔI:

– pO2 cao (100 mmHg): Hb gắn oxy → HbO2

• TẠI MÔ:

– pO2 thấp (40 mmHg): Hb nhả oxy cho mô

• Hb GẮN OXY THEO CƠ CHẾ HIỆP ĐỒNG

ÁI LỰC VỚI OXY TĂNG LÊN

• MYOGLOBIN: GẮN 1 PHÂN TỬ OXY

• HEMOGLOBIN: GẮN 4 PHÂN TỬ OXY

• MỨC ĐỘ BÃO HÒA OXY Ở CẢ MYOGLOBIN

VÀ HEMOGLOBIN THAY ĐỔI TỪ 0% (KHÔNG 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

Đường cong phân ly oxy - hemoglobin

• MYOGLOBIN CÓ ÁI LỰC VỚI OXY CAO HƠN HEMOGLOBIN

ĐỂ OXY GẮN VÀO 50% VỊ TRÍ GẮN KẾT

– P50(MYO) = 1 mmHg

– P50(HEMG) = 26,8 mmHg

– ÁI LỰC OXY CAO THÌ P50 THẤP

• CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN ÁI LỰC CỦA

Hb ĐỐI VỚI OXY

– Nồng độ CO2

– 2,3 diphosphoglycerat (DPG): tăng cao trong hồng cầu sẽ giảm ái lực của Hb với oxy, và ngược lại

HbO 2 + 2,3-DPG → Hb – 2,3-BPG +O 2

KẾT HỢP VỚI CO2 TẠO CARBONYL

HEMOGLOBIN

• pO2 40 mmHg Ở 37OC: 2,9 ml CO2 HÒA TAN TRONG HUYẾT TƯƠNG

• Hb VẬN CHUYỂN CO2:

– TRỰC TIẾP: 15 – 20%

– GIÁN TIẾP: 70%

• VẬN CHUYỂN TRỰC TIẾP:

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

CO2 + H2O ↔H2CO3 → H+ + HCO

HIS146 TẬN CÙNG CỦA 2 CHUỖI β → 2H+Hb → ĐỆM Hb GiẢM H+ TRONG MÁU

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

• CẠNH TRANH OXY ĐỂ GẮN VÀO Hb

• COHb BỀN VỮNG VÀ LÀM Hb KHÓ NHẢ OXY HƠN

NGỘ ĐỘC CARBON MONOCYD

• THÔNG KHÍ TỐT CHO BỆNH NHÂN

• OXY CAO ÁP

→ PHÂN LY COHb

OXY HÓA HEMOGLOBIN TẠO

METHEMOGLOBIN

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

• MetHb MẤT KHẢ NĂNG GẮN OXY NÊN

KHÔNG VẬN CHUYỂN OXY ĐƯỢC

NGUYÊN NHÂN GÂY MetHb

• CHẤT OXY HÓA: SODIUM NITRIT, FERRICYANUA, NITROBENZEN,

NITROPHENOL, POLYPHENOL…

• THUỐC ĐiỀU TRỊ BỆNH: SODIUM NITROPRUSSIAT, NITROGLYCERIN

• NHIỀU CHẤT OXY HÓA, VƯỢT KHẢ NĂNG

KHỬ CỦA HỒNG CẦU → MetHb TĂNG →

THIẾU OXY MÔ

• MetHb > 1.5% → TÍM TÁI

TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HEMOGLOBIN

• NHƯ OXYDOREDUCTASE, XÚC TÁC PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ

• NHƯ PEROXYDASE:

H2O2 + AH2→ 2H2O + A

• HOẠT TÍNH CATALASE YẾU:

2H2O2 → 2H2O + O2