HÓA HỌC VỀ HEMOGLOBIN

- Hem trong Hb là porphyrin kết hợp với Fe++, trong đó Fe có thể có 5 hoặc 6 liên kết tùy thuộc trạng thái mang hoặc không mang oxy... Tính chất NHÂN PORPHYRIN ĐẠI CƯƠNG Hb... Có màu

HÓA HỌC HEMOGLOBIN

TS.BS NGUYỄN THỊ BĂNG SƯƠNG

- Hb là phân tử tetramer chứa 4 chuỗi polypeptid và 4 nhóm ngoại Hem

- Hem trong Hb là porphyrin kết hợp với Fe++, trong đó

Fe có thể có 5 hoặc 6 liên kết tùy thuộc trạng thái mang hoặc không mang oxy

I Cấu tạo

II Tính chất

NHÂN PORPHYRIN

ĐẠI CƯƠNG Hb

2 4 VÒNG PYROL LIÊN KẾT NHAU QUA 4 CẦU NỐI (-CH=)  PORPHIN

ĐÁNH SỐ THỨ TỰ VÒNG PYROL

Số La mã: I, II, III, IV Theo chiều kim đồng hồ

NHÂN PORPHIN

ĐÁNH DẤU CẦU NỐI METHYLEN (–CH=)

α (giữa PYROL I & PYROL II)

β (giữa PYROL II & PYROL III)

γ (giữa PYROL III & PYROL IV)

δ (giữa PYROL IV & PYROL I)

Cấu tạo porphyrin

ĐẠI CƯƠNG Hb

NHÂN PORPHIN

Công thức đầy đủ của porphin

TÊN GỐC THẾ CÔNG THỨC KÝ HIỆU

Có màu

3 loại porphyrin ở người:

Protoporphyrin Uroporphyrin Coproporphyrin Tính tan: Phụ thuộc nhóm CARBOXYL thế

Tan trong nước tăng lên

Tan trong lipid tăng lên ĐẠI CƯƠNG Hb

 Thải qua nước tiểu

 Thải qua mật, phân

 Thải qua 2 đường (pH, n/độ)

Tất cả các vòng pyron nằm trên 1 mặt phẳng

• Phản ứng : Hemoglobin + Nacl + CH3COOH Đun nóng → Hemin

• Có màu tím: → Xác định loại vết máu trong pháp y vì mỗi Hb

Hematin dưới dạng muối clohydrat là Hemin

GLOBIN

Kiểu gen: β/β αα/αα

Sinh tổng hợp globin

HbA ở người trưởng thành

Trong HbA, globin gồm 4 chuỗi:

Globin có 4 chuỗi polypeptid:

• Mỗi xoắn # 7 – 20 a.a

• Tên 7 xoắn: A – B – C – D – E – F – G – H

• Đoạn a.a không xoắn: AB, BC, CD, …

CẤU TRÚC BẬC II

Chuỗi α: A _AB_ B _BC_ C _CD_ D _DE_ E _EF_ F _FG_ G

Chuỗi β: A _AB_ B _BC_ C _CD_ D _DE_ E _EF_ F _FG_ G _GH_ H

CẤU TRÚC BẬC III

Các xoắn gập khúc tại vị trí có a.a không xoắn Giống cấu trúc bậc III của myoglobin

MỗI tiểu đơn vị là 1 cấu trúc bậc 3 hoàn chỉnh

CẤU TRÚC BẬC IV

Các kiểu Hb trong quá trình phát triển

Thời kỳ Loại Hb Chuỗi

Các kiểu Hb biến đổi do chuỗi β

Vị trí a.a thay đổi trên chuỗi

α A 2 β 6 Val 2

α A 2 β 6 Lys 2

Bệnh HC hình liềm:

Kiểu HbS α2Aβ2S

= α2Aβ26Valin

Valin thay a.Glutamid vị trí 6 của chuỗi β

 thay đổi tính phân cực của chuổi bên

 giảm tính tan của Deoxy Hb,

 không giảm tính tan của oxy Hb

Sinh bệnh: HbS  Deoxy Hb tạo thành dạng sợi  biến dạng HC  HC hình liềm  HC bị phá hủy  thiếu máu tán huyết mãn tính

Sự kết hợp Hem và Globin

Nguyên tử Fe ++ có 4 liên kết với 4 Nitơ của 4 vòng Pyrol

Hai liên kết phối trí , 2 LK cộng hóa trị

V

M

V

M P

P M

MÔ HÌNH 1 BÁN ĐƠN VỊ CỦA Hb

V

M

V

M P

P M

N-a.a His F8 His gần

Cấu tạo GLOBIN

ĐẠI CƯƠNG Hb

Mỗi chuỗi polypep của Globin k.hơp với 1 Hem qua 2 lk phối trí giữa

Fe 2+ của hem với N của nhân Imidazol thuộc acid amin histidin E7

với N của nhân Imidazol thuộc acid amin F8 trong chuỗi polypeptide

P M

N-a.a His F8 proximal

O2

Cấu tạo GLOBIN

ĐẠI CƯƠNG Hb

MÔ HÌNH PHÂN TỬ HEMOGLOBIN

Hb là 1 protein hình cầu, d = 55Ao, PTL = 64456

TÍNH CHẤT CỦA HEMOGLOBIN

ĐẠI CƯƠNG Hb

Hemoglobin

(1) Kết hợp thuận nghịch với oxy:

 Là phản ứng gắn oxy và thuận nghịch

Hb + O2 ↔ HbO2

Phân tử oxy gắn lỏng lẻo với nguyên tử Fe2+ qua liên kết phối trí vì vậy Hb gắn nhả oxy một cách dễ dàng

 1 nguyên tử Fe của 1 Hem gắn với 1 phân tử oxy

Nên 1 pt Hb có thể gắn với 4 phân tử oxy

Sự kết hợp - phân ly giữa oxy - Hb tùy thuộc vào phân áp

- Giữa phân áp O2 và độ

bảo hòa của Hb có mối

tương quan được biểu

diễn bằng đường cong

Dùng P50 biểu thị ái lực của HB đối với oxy

 P50 là phân áp oxy cần thiết để 50% Hb bão hòa với

oxy

 Bình thường P50 của HB người là 26.8mmHg

 P50 tăng → giãm ái lực của Hb đối với oxy → Hb nhả

oxy cho mô dễ dàng, đường cong Barcroft lệch (P)

ĐẠI CƯƠNG Hb

Hemoglobin

(1) Kết hợp thuận nghịch với oxy:

Các yếu tố ảnh hưởng lên ái lực của Hb đối với oxy:

→ giãm ái lực của Hb đối với oxy → Hb nhã oxy cho

mô dễ dàng, đường cong Barcroft lệch (P), P50 tăng

 * Khi 2,3 – DPG thấp, đường cong lệch (T) để gắn oxy

ĐẠI CƯƠNG Hb

Hemoglobin

(1) Kết hợp thuận nghịch với oxy:

• Là huyết sắc tố của cơ vân ở tim và xương

• Gồm 153 a.a PTL 17000, có cấu trúc bậc II, III giống cấu trúc

chuỗi beta của Hb

• Phân áp oxy PO2 và độ bão hòa của myoglobin được biểu diễn

bằng đường cong gắn hay phân ly oxy có dạng hyperbol

Myoglobin:

ĐẠI CƯƠNG Hb

(1) Kết hợp thuận nghịch với oxy:

Hemoglobin

Máu mất oxy ở mô

Máu nhận oxy từ phổi

• Tại phổi: PO2 = 100mmHg → 97- 98% Myoglobin bão hòa oxy

 Oxymyoglobin không thể cung cấp lượng lớn oxy nó

mang cho mô như oxyhemoglobin

• Tuy nhiên khi PO2 của mô cơ giãm do lao động nặng thì oxy

của O2Mb được phóng thích cho ty thể của cơ sử dụng tổng

vậy myoglobin được coi là protein dự trữ oxy cho cơ

Mối tương quan giữa PO2 và độ bão hòa của Myoglobin

Hemoglobin

ĐẠI CƯƠNG Hb

(1) Kết hợp thuận nghịch với oxy:

(2) KẾT HỢP CO2 TẠO CARBONYL HB HAY CARBAMINOYL HB

R – NH3 + + CO2 ↔ 2H+ + R – NH – COO-

– Đây là phản ứng thuận nghịch phụ thuộc vào PCO2

thuận, CO2Hb được tạo thành theo máu đến phổi

nghịch, phân ly CO2 và CO2 được thải ra ngoài

Hb kết hợp trực tiếp với CO2 qua nhóm amin tự do

của Globin chứ ko phải của Fe2++ của Hem:

(2) Kết hợp CO2 tạo Carbonyl Hb hay Carbaminoyl Hb

ĐẠI CƯƠNG Hb

Hemoglobin

* Hb vận chuyển CO2 gián tiếp: CO2 thấm từ các mô vào máu

 Phản ứng thủy hóa nhanh, mạnh trong HC nhờ enzym carbonic anhydrase:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 → H+ + HCO3

- H+ gắn vào His (146) tận cùng chuỗi  của Hb tự do (vừa giải phóng O2) tạo 2H+Hb → chứng tỏ Hb là hệ đệm quan trọng làm giãm H+

* Khi đến phổi 2H+Hb phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại:

Hb vận chuyển CO2 gián tiếp:

(3) KẾT HỢP VỚI CARBON MONOCYD

CO là chất khí, ko màu, ko mùi

Là sản phẩm cháy chậm của đám cháy, khói xe, thuốc lá …

CO gắn vào Hb tại những điểm gắn oxy

CO có ái lực với Hb lớn hơn oxy gấp 210 lần

• Cạnh tranh với oxy để gắn vào Hb,

• CO cũng có thể đẩy oxy ra khỏi O 2 Hb

• COHb bền vững, ko vận chuyển được oxy

• COHb làm cho O 2 Hb khó nhả oxy hơn

Ngộ độc Carbon monoxyd

pCO = 0.7 mmHg → CHẾT NGƯỜI Khi ngộ độc CO:

• Thông khí tốt cho Bn

• Dùng hỗn hợp khí gồm 95% oxy + 5% CO 2

để kích thích hô hấp Mục đích đt: → phân ly COHb

ĐẠI CƯƠNG Hb

Hemoglobin

(3) KẾT HỢP VỚI CARBON MONOCYD

(4) OXY HÓA HB TẠO METHEMOGLOBIN (METHb)

Hb ↔ MetHb + e

MetHb còn gọi hemiglobin Hi

MetHb mất khả năng gắn oxy nên ko vận chuyển được oxy

(5) TÍNH CHẤT ENZYM CỦA HB

2H2O2  2H2O + O2

Có tính chất của một Ezyme oxydo reductase:

xúc tác phản ứng oxy hóa khử Tính chất peroxydase: xt sự phân giải hydroperoxyd