CẤU TRÚC HUYẾT SẮC TỐ HUYẾT SẮC TỐ BÌNH THƯỜNG VÀ HUYẾT SẮC TỐ BỆNH LÝ MỤC TIÊU Sau học xong này, sinh viên có khả năng: Trình bày cấu trúc huyết sắc tố Trình bày huyết sắc tố bình thường Nêu số tình trạng bệnh lý huyết sắc tố ĐẠI CƯƠNG 1.1 Cấu trúc huyết sắc tố (HST - Hemoglobin) Huyết sắc tố gọi hemoglobin (Hb), protein chứa sắt ++ (Fe ), chức vận chuyển khí oxy (O2) từ phổi đến mơ vận chuyển khí carbonic (CO2) từ mơ phổi để thải ngồi qua động tác hơ hấp Hb hồng cầu chiếm 33% trọng lượng hồng cầu HST gồm có phần: - Hem: sắc tố đỏ, chứa nguyên tử sắt II (Fe ++) nằm vòng porphyrin, chiếm 4% trọng lượng Hb - Globin: chuỗi polypeptide nhiều acid amin liên kết với nhóm -COOH –NH2 Các chuỗi tổng hợp dựa khuôn mẫu gen globin Có nhiều loại globin chia làm hai họ: α (alpha) khơng α (non-alpha) Mỗi loại có số lượng trình tự acid amin đặc trưng, + Các chuỗi thuộc họ α: α ζ (zeta) chuỗi có 141 acid amin, có cấu trúc gần giống + Các chuỗi thuộc họ không α: β (beta), δ (delta), γ (gama), ε (epsilon), chuỗi có 146 acid amin - Các chuỗi globin kết hợp với theo nguyên tắc giống đôi một, đơi thuộc họ α đơi thuộc họ khơng α Về cấu trúc khơng gian hai chuỗi giống xếp đối xứng nhau, chuỗi tạo nên phân tử tựa hình cầu Hemoglobin có cấu trúc bậc Cấu trúc bậc 1: acid amin xếp theo trật tự định o tạo thành chuỗi globin Khi acid amin chuỗi bị thay đổi vị trí làm thay đổi tính chất lý hóa hemoglobin, tạo hemoglobin bệnh Mỗi chuỗi polypeptide bắt đầu gốc amin tự –NH 2, gọi amin tận; tận nhóm carboxyl tự –COOH, gọi nhóm carboxyl tận Cấu trúc bậc 2: chuỗi polypeptide xếp dạng xoắn α o tách riêng đoạn khơng xoắn Chuỗi β globin có đoạn xoắn, ký hiệu từ A đến H, chuỗi α globin thiếu đoạn xoắn D 70 – 80% gốc acid amin hemoglobin tạo nên đoạn xoắn Cấu trúc bậc 3: theo Perutz, chuỗi polypeptide có cấu trúc o bậc 2, có vòng xoắn α uốn cong cuộn lại, tạo nên cấu trúc bậc 3, có không gian chiều nhờ đoạn gấp khúc Các đoạn gấp khúc có ký hiệu AB, BC, CD… GH Cấu trúc bậc 4: chuỗi polypeptide có cấu trúc bậc liên kết o với thành cấu trúc bậc Do hai chuỗi α hai chuỗi β xếp đối xứng qua trục phân tử, nên cấu trúc bậc hemoglobin phân bố hình tứ diện tiểu đơn vị Các liên kết cấu trúc bậc liên kết chuỗi loại (α với α, β với β) khác loại (α với β) Hình 1.1: Cấu trúc bậc bậc phân tử hemoglobin Ngồi ra, phân tử hemoglobin có 2,3 diphosphoglycerat (DPG) gắn vào khoang trống trung tâm hemoglobin, nơi chuỗi polypeptide tiếp xúc với có tác động tới lực hemoglobin oxy Hình 1.2: Tác động việc gắn nhả oxy lên cấu trúc hemoglobin Hình 2: Cấu trúc phân tử hemoglobin 1.2 Chức Huyết sắc tố hồng cầu, nhờ chứa Fe ++ gắn kết lỏng lẻo với oxy CO2 nên Hb có vai trò vận chuyển oxy từ phổi đến mơ vận chuyển CO2 từ mơ phổi, ngồi Hb có vai trò đệm để trung hòa H+ mơ giải phóng HUYẾT SẮC TỐ BÌNH THƯỜNG Tỷ lệ chuỗi globin Giai đoạn tổng hợp tạo Hồng cầu 2.1 Gen globin Mỗi loại globin sản phẩm gen, nên có họ gen gen α gen khơng α Gan Tủy xương Hình: Sự hoạt động gen tạo hồng cầu qua giai đoạn phát triển cá thể Họ gen α: gồm gen α gen ζ nằm nhánh ngắn nhiễm sắc thể 16 (NST 16) Trên NST có gen α gen ζ, ngồi có nhiều gen giả α (là gen có cấu trúc giống gen α chưa biết chức năng) Họ gen không α gồm: gen β, gen δ, gen Aγ, gen Gγ gen ε, gen nằm nhánh ngắn nhiễm sắc thể 11 Bình thường thể có đủ gen globin trên, tùy theo giai đoạn phát triển thể, có gen khác hoạt động để tạo nên loại Hb khác 2.2 Các loại hemoglobin bình thường Ở người có loại hemoglobin bình thường thấy hồng cầu qua thời kỳ phát triển cá thể Hemoglobin thời kỳ phôi Hb Gower 1, Hb Gower Hb Porland Hemoglobin thời kỳ thai nhi đến trưởng thành HbA, HbA2 HbF Thời gian xuất thành phần loại hemoglobin thay đổi tùy theo thời kỳ Như vậy, sau sinh ba loại hemoglobin bình thường, HbA, HbA2 HbF Thành phần loại hemoglobin có tỷ lệ giới hạn định theo lứa tuổi, tỷ lệ thay đổi biểu tình trạng bệnh lý Bảng 1: Cấu trúc globin thời kỳ xuất hemoglobin sinh lý Chuỗi Chuỗi Hb α non – α ζ ε ζ2ε2 Tên Hb Thời kỳ xuất Gower α ε α2ε2 Gower ζ α γ γ ζ2γ α2γ Porland HbF α β α2β2 HbA α δ α2δ2 HbA2 phôi thai – tuần, tồn tháng đầu thai xuất tồn Hb Gower phôi thai – tuần Hb chủ yếu từ tuần thứ thai đến cuối thai kỳ,