cấu tạo của hemoglobin( cấu tạo của hem và globin, sự hình thành hemoglobin) tính chất của hemoglobin ( kết hợp với oxi, kết hợp với cacbonic, kết với cacbonmonoxit, và có tính chất enzym) sự vận chuyển oxi và cacbonic trong máu một số bệnh liên quan đến hemoglobin
HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU LỜI MỞ ĐẦU Máu chất lỏng, lưu thông hệ tuần hoàn, bảo đảm liên hệ quan, phận thể.Máu chiếm khoảng 1/3 trọng lượng thể Máu tổ chức liên kết đặc biệt gồm hai thành phần huyết tương thành phần hữu hình ( huyết cầu) Huyết tương gồm nước chất hòa tan, chủ yếu loại protein, có chất điện giải, chất dinh dưỡng, enzym, hormon, khí chất thải huyết tương chiếm khoảng 55 đến 60% thể tích máu Thành phần hữu hình gồm hồng cầu bạch cầu tiểu cầu huyết cầu chiếm khoảng 45% thể tích máu Các chức máu : Chức vận chuyển Vận chuyển oxy từ phổi đến tế bào thể ngược lại vận chuyển khí cacbonic từ tế bào phổi để đào thải môi trường bên Vận chuyển chất dinh dưỡng từ ống tiêu hóa đến tế bào vận chuyển sản phẩm đào thải từ trình chuyển hóa tế bào đến quan đào thải Vận chuyển hormon từ tuyến nội tiết đến tế bào đích Ngoài máu vận chuyển nhiệt khỏi tế bào đưa đến hệ thống mạch máu da để thải nhiệt môi trường Chức cân nước muối khoáng Máu tham gia điều hòa pH nội môi thông qua hệ thống đệm Điều hòa lượng nước tế bào thông qua áp suất thẩm thấu ( chịu ảnh hưởng ion protein máu) Chức điều hòa nhiệt: máu tham gia điều hòa nhiệt nhờ vận chuyển nhiệt khả làm nguội lượng nước máu Chức bảo vệ Máu có khả bảo vệ thể khỏi bị nhiễm trùng nhờ chế thực bào, ẩm bào chế miễn dịch dịch thể, miễn dịch tế bào Máu có khả tham gia vào chế tự cầm máu, tránh máu cho thể bị tổn thương mạch máu có chảy máu Chức thống thể điều hòa hoạt động thể Máu mang hormon, loại khí O2 CO2, chất điện giải khác Ca2+, K+, Na+ … để điều hòa hoạt động nhóm tế bào, quan khác thể nhằm đảm bảo hoạt động đồng quan thể Bằng điều hòa tính nội môi, máu tham gia vào điều hòa toàn chức phận thể chế thần kinh thần kinh – thể dịch Một chức máu vận chuyển oxy Trung bình ngày qua nhiều vòng tuần hoàn, máu vận chuyển 600 lít oxy phổi đến mô Khả vận chuyển máu lớn khả hoà tan ít, 100ml máu hoà tan trực tiếp 39ml oxy 100ml động mạch phổi chứa đến 20ml oxy, 19ml oxy vận chuyển nào? Theo chế nào? Ta xem xét cấu tạo chất vận chuyển khí quan trọng máu: HEMOGLOBIN Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU MỤC LỤC I Cấu tạo HEMOGLOBIN Cấu tạo HEME Cấu tạo GLOBIN Quá trình hình thành HEMOGLOBIN II Chức sinh học HEMOGLOBIN Vận chuyển O2 Vận chuyển CO2 a HEMOGLOBIN kết hợp trực tiếp với CO2 b HEMOGLOBIN kết hợp gián tiếp với CO2 III Các tính chất khác HEMOGLOBIN Kết hợp với cacbonomoxyt (CO) Tính chất Enzym IV Các bệnh lý liên quan đến HEMOGLOBIN Bệnh thiếu máu Hội chứng THALASSEMIA V Tài liệu tham khảo 8 10 10 11 11 11 12 12 12 13 14 Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU I Cấu tạo HEMOGLOBIN HEMOGLOBIN gọi huyết sắc tố, chromoprotein Gồm hai thành phần là: Phần Protein : GLOBIN Phần nhóm ngoại : HEME Nồng độ huyết sắc tố máu người bình thường Nam : 13.5 – 18 g/ 100 ml (g %) Nữ : 12 – 16 g/ 100 ml (g %) Trẻ em : 14 – 20 g/100 ml (g%) HÌNH 1: HEMOGLOBIN Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Cấu tạo HEME HEME sắc tố đỏ Mỗi HEME gồm vòng PORPHYRIN ion Fe2+ liên kết nối cộng hóa trị nối phối trí Một phân tử HEMOGLOBIN có HEME, chiếm 5% PORPHYRIN: vòng pyrol PROTOPORPHYRIN IX NHÓM THẾ: M, V, M, V, M, P, P, M HEME Fe2+ Hình 2: HEM Một phân tử HEMOGLOBIN có nhân HEME, chiếm 5% trọng lượng HEME kết hợp với nhiều chất khác Nếu HEME kết hợp với GLOBIN ta HEMOGLOBIN Nếu HEME kết hợp với ALBUMIN, NH3, PYRIDIN, NICOTIN … tạo nên chất gọi HEMOCHROMOGEN HEME phản ứng với NaCl môi trường axit tạo thành CLORUAHEM ( phản ứng thường dùng pháp y) PORPHYRIN có cấu tạo bắt nguồn từ vòng PYRROL, hợp chất có màu PORPHYRIN phổ biến giới sinh vật Ví dụ như: PORPHYRIN kết hợp với ion Mg2+ tạo thành chất diệp lục thực vật Nguyên tử Fe HEME liên kết với nguyên tử N trung tâm vòng PORPHYRIN, liên kết phối trí tự nguyên tử Fe Hai liên kết tự nằm phía mặt phẳng HEME Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Khi HEME bị oxy hóa: HEME ( Fe2+) OXY HÓA HEMATIN ( Fe 3+) Cl- HEMATIN (Fe3+) Tinh thể HEMIN (tím ) Nguyên tử Fe mạch protein làm thay đổi bước sóng hấp thụ làm cho hemoglobin có màu đặc trưng Hemoglobin oxi hóa ( máu từ động mạch) có màu đỏ tươi, oxy ( máu từ tĩnh mạch) máu có màu đỏ sâm Cấu tạo GLOBIN GLOBIN protein gồm chuỗi polypeptid giống đôi Cấu trúc bậc : Chuỗi α: H2N – COOH ( 141 aa) Chuỗi β: H2N – COOH ( 146 aa) Cấu trúc bậc : 70% axit amin chuỗi α chuỗi β tạo thành nhiều đoạn xoắn α liên kết cầu nối liên kết Hidro acid amin đặc trưng, không nằm cạnh HÌNH 3: Cấu trúc bậc GLOBIN Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 4: Cấu trúc bậc GLOBIN Cấu trúc bậc 4: tạo phân tử HEMOGLOBIN đơn vị MONOMERE kết hợp với tạo thành đại phân tử HEMOGLOBIN Quá trình hình thành HEMOGLOBIN Sự tổng hợp HEMOGLOBIN giai đoạn tiền nguyên hồng cầu tiếp tục tận giai đoạn hồng cầu lưới Những bước trình tổng hợp HEMOGLOBIN sau: succinyl CoA + glucin pyrol HÌNH 5: cấu tạo PYROL pyrrol protoporphyrin IX protoporphyrin IX + Fe HEME HEME + polypeptid chuỗi HEMOGLOBIN α β Các chuỗi polypeptid HEMOGLOBIN chuỗi α, chuỗi β, chuỗi γ, chuỗi delta Một phân tử HEMOGLOBIN hoàn chỉnh bao gồm: Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Là protein hình cầu có đường kính 5.5 nm Gồm bán đơn vị giống đôi liên kết với liên kết phi đồng hóa trị Mỗi bán đơn vị gồm: chuỗi polipeptid GLOBIN liên kết với HEME Khoảng cách HEME khoảng 2.5nm Tỉ lệ sắt HEMOGLOBIN chiếm khoảng 34% HÌNH 6: Bán đơn vị HEMOGLOBIN HÌNH 7: phân tử HEMOGLOBIN hoàn chỉnh Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 8: Các chuỗi α β II Chức sinh học HEMOGLOBIN HEMOGLOBIN thành phần hồng cầu, chiếm 34% trọng lượng hồng cầu ( nồng độ 34 g/dl) thành phần quan trọng việc vận chuyển khí mạu Vận chuyển OXI Hồng cầu vận chuyển oxy từ phổi đến tổ chức quan thể nhờ vào phản ứng sau: Hb + O2 HbO2 Đỏ thẫm Đỏ tươi HEMOGLOBIN kết hợp với oxy tạo thành OXYHEMOGLOBIN Khả kết hợp lỏng lẻo thuận nghịch tạo điều kiện cho HEMOGLOBIN nhận oxy phổi vận chuyển đến mô, giải phóng oxy cho tế bào Oxy kết hợp với HEMOGLOBIN phần ion Fe2+ HEME Trong phân tử HEMOGLOBIN, oxy không bị oxy hóa mà vận chuyển dạng O2 Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 9: OXY – DEOXY HEMOGLOBIN Sự kết hợp phân ly O2 với HEMOGLOBIN xác định phân áp oxygen (PO2) môi trường xung quanh HEMOGLOBIN: Ở phổi: phân áp O2 cao 95 – 98% HEMOGLOBIN kết hợp với O2 HbO2 theo máu đến mô Ở mô: phân áp O2 thấp (40 mmHg) phản ứng xảy theo chiều nghịch, HbO2 phân ly, nhả O2 cho mô Để biết rõ khả vận chuyển O2 HEMOGLOBIN, ta quan sát đường cong phân ly Hb-O2 hay gọi đường cong Barcroft: HÌNH 10: ĐƯỜNG CONG BARCROFT Trên đường cong Bracroft này: Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Ở phân đoạn PO2 thấp (ở mô – nơi Hb nhả O2) đường cong dốc chứng tỏ thay đổi dù nhỏ phân áp O2 mô làm thay đổi giao O2 cho mô từ Hb cách đáng kể, giúp cho định PO2 mô Ở phân đoạn PO2 cao (ở phổi – nơi Hb lấy O2) đường tà chứng tỏ PO2 phế nang giao động nhiều độ bảo hoà Hb O2 không giao động Hb có tính đệm O2 thể giúp PO2 mô trì mức ổn định dù nguồn cung cấp O2 hay nhu cầu O2 mô giao động Các yếu tố ảnh hưởng lên lực Hb O2: Giảm lực Giảm lực đường cong Barcoft lệch phải Nhiệt độ tăng, pH giảm, CO2 tăng Chất 2,3 – DPG (diphosphoglycerat) hồng cầu tăng Hợp chất phosphat thải lúc vận động tăng Tăng lực Tăng lực đường cong Barcoft lệch trái Nhiệt độ giảm, pH tăng, CO2 giảm Chất 2,3 – DPG (diphosphoglycerat) hồng cầu giảm Hợp chất phosphat thải lúc vận động giảm HbF, COHb, MetHb Vận chuyển CO2 Hồng cầu vận chuyển CO2 từ tổ chức phổi a HEMOGLOBIN kết hợp trực tiếp với CO2 HEMOGLOBIN kết hợp trực tiếp với CO2 qua nhóm NH2 tự GLOBIN tạo thành cacbonyl hemoglobin ( HbCO2) R – NH2 + CO2 R – NH – COOH Dẫn xuất carbamyl Hay: Hb + CO2 HbCO2 Đây phản ứng thuận nghịch, chiều phản ứng phân áp CO2 định HbCO2 có màu đỏ thẫm, đặc trưng cho máu tĩnh mạch Chỉ khoảng 20% CO2 vận chuyển hình thức này, lại muối kiềm huyết tương vận chuyển Ở mô: PCO2 = 46 mmHg : phản ứng theo chiều thuận Ở phổi: PCO2 = 36 mmHg : phản ứng theo chiều nghịch b HEMOGLOBIN kết hợp gián tiếp với CO2 CO2 thẩm thấu từ mô vào máu Page 10 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU CO2 + H2O H+ H2CO3 + HCO3 H+ gắn vài His 146 tận chuỗi β HEMOGLOBIN tự ( HEMOGLOBIN vừa giải phóng O2) tạo Hb2H+ Sau di chuyển đến phổi H+ giải phóng: H+ H2CO3 + HCO3- H2CO3 H2 O + CO2 HÌNH 11: sơ đồ vận chuyển CO2 gián tiếp HEMOGLOBIN III Các tính chất khác HEMOGLOBIN: Kết hợp với cacbomonoxyt ( CO): Có số trường hợp ví dụ lò đốt than đá, than cháy sinh cacbomonoxyt ( CO) khí độc chiếm chỗ oxy HEMOGLOBIN Cacbomonoxyt ( CO) gắn vào phân tử HEMOGLOBIN điểm oxy đẩy oxy khỏi phân tử HEMOGLOBIN Phân tử HEMOGLOBIN kết hợp với CO để tạo CACBOXYLHEMOGLOBIN theo phản ứng sau: Hb + CO HbCO Ái lực CO HEMOGLOBIN gấp 210 lần so với OXY, nên phân tử HEMOGLOBIN kết hợp với CO, CO oxy hóa HEMOGLOBIN tạo thành metemoglobin ( Fe3+), làm cho HEMOGLOBIN khả kết hợp với OXY CO đẩy OXY khỏi OXYHEMOGLOBIN: HbO2 + CO HbCO + O2 Dấu hiệu hít phải khí CO: da đỏ sáng, bệnh nhân rơi vào tình trạng kích thích, buồn ngủ, hôn mê sau tử vong Page 11 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Khí CO thường sinh đốt nguyên liệu cháy không hoàn toàn Cách điều trị đưa bệnh nhân khỏi môi trường có nhiều khí CO, đồng thời cho thở OXY phân áo cao để tái tạo lại OXYHEMOGLOBIN Lượng CO không khí số đo mức độ ô nhiễm môi trường Các hợp chất XIANUA, H2O2, KMnO4 có tác dụng này, điều kiện nhẹ nhàng không làm biến tính GLOBIN, oxy hóa Fe2+ Tính chất enzym: HEMOGLOBIN có tính chất oxydoreductase xúc tác phản ứng oxi hóa khử Tính chất peroxydase: Là xúc tác phản ứng phân hủy H2O2: Hb hay Peroxidase H2O2 + AH2 2H2O + A Ứng dụng: tìm máu nước tiểu phân Tính chất catalase: Hb hay catalase H2 O2 2H2O + O2 Các bệnh lý liên quan đến HEMOGLOBIN: Bệnh thiếu máu Là giảm số lượng hồng cầu hay lượng hemoglobin thấp mức bình thường Thiếu máu làm cho lượng oxi vận chuyển thể bình thường Người bị thiếu máu bị thiếu oxi Người bị thiếu máu cảm thấy lúc mệt mỏi, da dẻ xanh xao, hồi hộp, thở ngắn Phụ nữ thường dễ bị thiếu máu nam giới, họ bị máu kinh nguyệt tháng Thiếu máu thiếu sắt thường gặp nữ Ở người lớn, thiếu máu thiếu sắt thường máu lâu ngày Thiếu máu kinh nguyệt, hay máu kéo dài (có thể khó phát hiện) bệnh giun móc, loét dày - tá tràng, ung thư đại tràng Thiếu máu xuất huyết dày - ruột dùng số thuốc để trị đau nhức thông thường như: aspirin, diclofenac ibuprofen (ADVIL, MOTRIN) Ở trẻ em, thiếu máu thiếu sắt thường chế độ ăn uống thiếu chất sắt Ngoài nguyên khác gây thiếu máu do: thiếu vitamin B12, thiếu axit folic, vỡ hồng cầu, rỗng ống tủy xương… Hội chứng THALASSEMIA Hội chứng Thalassaemia nhóm bệnh thiếu máu tan máu di truyền (hay gọi bẩm sinh) có bất thường trình sinh tổng hợp huyết sắc tố (haemoglobin) dẫn đến kết phân tử haemoglobin người trưởng thành thiếu nhiều chuỗi globin IV Page 12 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 12: Bệnh nhân Thalassemia Cơ chế di truyền: bệnh di truyền theo kiểu gen lặn, nhiễm sắc thể thường biến đổi gen phải truyền từ bố mẹ gây nên bệnh cho Hướng chữa trị: Chẩn đoán trước sinh Truyền máu, thải sắt theo quy định bác sĩ Phẫu thuật cắt lách giúp kéo dài thời gian đợt truyền máu TÀI LIỆU THAM KHẢO Page 13 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU PGS Trịnh Bỉnh Dy, Sinh Lý Học Tập 1, NXB Y Học Bộ môn Sinh Lý Học, Trường đại học Y Dược Huế, Bài Giảng Sinh Lý Học http://tai-lieu.com/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-ve-hemoglobin-va-myoglobin-7648/ Page 14 [...]... trên HEMOGLOBIN Cacbomonoxyt ( CO) gắn vào phân tử HEMOGLOBIN ở cùng một điểm như oxy do đó nó đẩy oxy ra khỏi phân tử HEMOGLOBIN Phân tử HEMOGLOBIN sẽ kết hợp với CO để tạo ra CACBOXYLHEMOGLOBIN theo phản ứng sau: Hb + CO HbCO Ái lực của CO đối với HEMOGLOBIN gấp 210 lần so với OXY, nên khi phân tử HEMOGLOBIN đã kết hợp với CO, CO sẽ oxy hóa HEMOGLOBIN tạo thành metemoglobin ( Fe3+), làm cho HEMOGLOBIN. . .HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU CO2 + H2O H+ H2CO3 + HCO3 H+ gắn vài His 146 tận cùng chuỗi β của HEMOGLOBIN tự do ( HEMOGLOBIN vừa giải phóng O2) tạo Hb2H+ Sau đó di chuyển đến phổi thì H+ được giải phóng: H+ H2CO3 + HCO3- H2CO3 H2 O + CO2 HÌNH 11: sơ đồ vận chuyển CO2 gián tiếp của HEMOGLOBIN III Các tính chất khác của HEMOGLOBIN: 1 Kết hợp với cacbomonoxyt... đồng thời cho thở OXY phân áo cao để tái tạo lại OXYHEMOGLOBIN Lượng CO trong không khí là chỉ số đo mức độ ô nhiễm của môi trường Các hợp chất XIANUA, H2O2, KMnO4 đều có tác dụng này, ở điều kiện nhẹ nhàng không làm biến tính GLOBIN, chỉ oxy hóa Fe2+ 2 Tính chất enzym: HEMOGLOBIN có tính chất của một oxydoreductase xúc tác phản ứng oxi hóa khử Tính chất của 1 peroxydase: Là xúc tác trong phản... CO sẽ oxy hóa HEMOGLOBIN tạo thành metemoglobin ( Fe3+), làm cho HEMOGLOBIN mất khả năng kết hợp với OXY CO có thể đẩy OXY ra khỏi OXYHEMOGLOBIN: HbO2 + CO HbCO + O2 Dấu hiệu đầu tiên khi hít phải khí CO: da đỏ sáng, bệnh nhân rơi vào tình trạng kích thích, rồi buồn ngủ, hôn mê sau đó thì tử vong Page 11 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU Khí CO thường được sinh ra khi đốt các nguyên liệu... peroxydase: Là xúc tác trong phản ứng phân hủy H2O2: Hb hay Peroxidase H2O2 + AH2 2H2O + A Ứng dụng: tìm máu trong nước tiểu và phân Tính chất của một catalase: Hb hay catalase H2 O2 2H2O + O2 Các bệnh lý liên quan đến HEMOGLOBIN: 1 Bệnh thiếu máu Là sự giảm số lượng hồng cầu hay lượng hemoglobin thấp hơn mức bình thường Thiếu máu làm cho lượng oxi vận chuyển trong cơ thể kém hơn bình thường Người bị thiếu... một hoặc nhiều chuỗi globin IV Page 12 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 12: Bệnh nhân Thalassemia Cơ chế di truyền: bệnh được di truyền theo kiểu gen lặn, trên nhiễm sắc thể thường biến đổi gen phải được truyền từ cả bố và mẹ mới gây nên bệnh cho con Hướng chữa trị: Chẩn đoán trước sinh Truyền máu, thải sắt theo quy định của bác sĩ Phẫu thuật cắt lách giúp kéo dài thời... Phẫu thuật cắt lách giúp kéo dài thời gian giữa các đợt truyền máu TÀI LIỆU THAM KHẢO Page 13 HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU 1 PGS Trịnh Bỉnh Dy, Sinh Lý Học Tập 1, NXB Y Học 2 Bộ môn Sinh Lý Học, Trường đại học Y Dược Huế, Bài Giảng Sinh Lý Học 1 3 http://tai-lieu.com/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-ve -hemoglobin- va-myoglobin-7648/ Page 14 ... hiện) như trong bệnh giun móc, loét dạ dày - tá tràng, ung thư đại tràng Thiếu máu cũng có thể là do xuất huyết dạ dày - ruột khi dùng một số thuốc để trị đau nhức thông thường như: aspirin, diclofenac và ibuprofen (ADVIL, MOTRIN) Ở trẻ em, thiếu máu thiếu sắt thường do chế độ ăn uống thiếu chất sắt Ngoài ra còn những nguyên khác cũng gây ra thiếu máu là do: thiếu vitamin B12, thiếu axit folic, do vỡ .. .HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU MỤC LỤC I Cấu tạo HEMOGLOBIN Cấu tạo HEME Cấu tạo GLOBIN Quá trình hình thành HEMOGLOBIN II Chức sinh học HEMOGLOBIN Vận chuyển O2 Vận chuyển CO2 a HEMOGLOBIN. .. MÁU HÌNH 4: Cấu trúc bậc GLOBIN Cấu trúc bậc 4: tạo phân tử HEMOGLOBIN đơn vị MONOMERE kết hợp với tạo thành đại phân tử HEMOGLOBIN Quá trình hình thành HEMOGLOBIN Sự tổng hợp HEMOGLOBIN giai... sắt HEMOGLOBIN chiếm khoảng 34% HÌNH 6: Bán đơn vị HEMOGLOBIN HÌNH 7: phân tử HEMOGLOBIN hoàn chỉnh Page HEMOGLOBIN VÀ SỰ VẬN CHUYỂN KHÍ TRONG MÁU HÌNH 8: Các chuỗi α β II Chức sinh học HEMOGLOBIN