tính chất và các vai trò sinh lý quan trọng của hemoglobin trong cơ thể

Đại cương ̶ 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

HÓA HỌC HEMOGLOBIN

I Đại cương

̶ 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

▫ Hemoglobin: sắc tố đỏ của hồng cầu

▫ Myoglobin: sắc tố hô hấp chứa trong tế bào cơ của động vật

▫ Clorophyl: diệp lục tố trong thực vật

▫ Cytocrom: Enzym vận chuyển điện tử

▫ Catalase: Enzym tham gia phản ứng oxy hóa khử

1 Cromoprotein

Porphin ring

1 2

3 4

5 6

7

II

III IV

Porphin (dạng viết tắt)

- Porphyrin: nhân porphin + nhóm thế

Tên gốc Công thức Ký hiệu

Metyl -CH3 M

Etyl -CH2 - CH3 E

Hydroxyetyl -CH2 - CH2 - OH E -OH Vinyl -CH= CH2 V

Acetyl -CH2 - COOH A

Propionyl -CH2 - CH2 - COOH P

N

N H N

Hematoporphyrin

II Hemoglobin

• Huyết sắc tố hay huyết cầu tố, Ký hiệu: Hb

• Cromoprotein (porphyrinoprotein), màu đỏ

• Hb kết tinh dưới dạng những tinh thể khác nhau tùy theo loài động vật

• Hồng cầu người chứa 32% Hb (15g/100ml máu)

• Gồm 2 phần:

+ Protein thuần: Globin

+ Nhóm ngoại: Hem

- Nhân protoporphyrin IX + Fe 2+

- Fe 2+ :

+Nằm ở trung tâm nối với 4 N của 4 vòng pyrol qua 4 liên kết

+2 liên kết phối trí kết hợp với chuỗi polypeptid của globin và một số chất khác (O2, CO2)

1 Hem

- Phần protein của Hb

- Globin của Hb A gồm 4 chuỗi polypeptid:

+Hai chuỗi α (141aa/chuỗi)

+Hai chuỗi β (146aa/chuỗi)

→ Các chuỗi này gắn với nhau bằng liên kết không cộng

hóa trị

→ Hai dimer (αβ) 1 và (αβ) 2

2 Globin

- 2 nitơ (N) trong mỗi chuỗi polypetid của globin kết hợp với một nguyên tử Fe2+ của hem qua 2 liên kết phối trí → Tạo thành một tiểu đơn vị của Hb

→ 1 phân tử Hb gồm 4 tiểu đơn vị kết hợp với nhau

3 Sự kết hợp giữa Hem và globin

Hb bình thường

Loại

Hb

Hb G (Gower)

Hb P (Portland)

Hb F (Fetal)

Hb A (Adult)

Người trưởng thành ( 2,5%)

4 Các loại Hb

- Globin quyết định đặc tính chủng loại của Hb

- Các globin khác nhau→ Thay đổi tính chất và cấu trúc của Hb

Nguyên nhân:

Sự thay đổi thành phần và thứ tự sắp xếp của các acid amin

Ảnh hưởng:

→Thay đổi độ tan, độ bền vững của Hb

→ Ảnh hưởng đến ái lực của Hb đối với oxy, sự vận chuyển oxy đến các tổ chức

→ Hb bất thường gây bệnh lý

Hb Vị trí đột

biến

Acid amin thay thế

Bệnh lý

Hb S Vị trí 6

chuỗi β

Glu → Val Hồng cầu dạng lưỡi liềm →

Thiếu máu, đau kéo dài, ngẽn mạch, suy thận, đột quỵ,…

Bất thường Bất thường

Thiếu máu

Thiếu máu nghiêm trọng

- Hb kết hợp thuận nghịch với phân tử oxy

- 1 Hb gắn được 4 phân tử O 2 (1g Hb gắn được 1,39 ml O2)

 Kết hợp với oxy

4 Tính chất của Hb

Sự tương tác hem-hem

Các tiểu đơn vị có tác động cộng lực: Sự kết hợp một phân tử O2 với hem đầu tiên→ Làm tăng ái lực giữa O2 với các hem còn lại

Sự thay đổi của pH:

Ở mô: pH của máu giảm hay phân áp CO2 (pCO2)

tăng→ Ái lực của Hb với O2 giảm→ Sự giải phóng O2

từ Hb tăng

Ở phổi: khí CO2 được đào thải (pCO2) giảm, pH của máu tăng → Ái lực của Hb với O2 tăng → Sự kết hợp

và vận chuyển O2 đến mô tăng

đến khả năng kết hợp và giải phóng oxy của Hb

Chất điều hòa 2,3 – Biphosphoglycerat (2,3 – BPG)

2,3– BPG có khả năng kết hợp với Hb → giảm ái lực của

Hb đối với O2→ kích thích giải phóng O2 ở các tổ chức

Một Hb kết hợp với một phân tử BPG

Qua nhóm amin (-NH2) tự do của 4 chuỗi polypeptid của globin→ carbohemoglobin (carbamino hemoglobin)

Ở mô: pCO2 cao→ phản ứng xảy ra theo chiều thuận → máu tới phổi

Ở phổi: pCO2 thấp→ phản ứng xảy ra theo chiều nghịch→ giải phóng CO 2→ đào thải ra ngoài theo đường hô hấp

Kết hợp trực tiếp

Ở mô: CO2 được khuếch tán vào trong tế bào hồng cầu:

H+ tạo thành→ kết hợp với Hb→ HHb +→ theo máu→ phổi

→ Hb là một hệ đệm làm giảm nồng độ H+ trong máu

Ở phổi: O2 gắn vào Hb→ H+ đẩy ra:

Giải phóng CO2→ qua đường hô hấp

→ Hb vận chuyển CO 2 và H + từ các mô đến phổi để bài tiết ra ngoài

→Hb là hệ đệm quan trọng thứ hai sau hệ đệm bicarbonat

trong máu

Tạo thành carboxyhemoglobin rất bền vững, không còn khả năng vận chuyển O2

HbO2 dễ dàng:

→ HbCO hiện trong cơ thể gây ngộ độc nặng

Điều trị: Hỗn khí carbogen (95% O2 + 5% CO2 )

Các chất oxy hóa: nitrit, nitrat, clorat, ferricianid, nitrobenzen, polyphenol,… oxy hóa Fe2+ thành Fe3+→ Methemoglobin (M-

Tính chất enzyme của hemoglobin

- Hb (giống peroxydase) có khả năng xúc tác phản ứng phân hủy H2O2

- Ứng dụng: tìm máu trong nước tiểu và phân

 Tính chất của peroxidase

 Tính chất catalase