Sharing Chemistry with the Community

Hóa học về các màu sắc của máu

Trong bài viết về “hóa học của máu” trước đây, chúng ta đã tìm hiểu tất tần tật về máu người rồi. Nào là màu sắc, mùi máu…bla…bla. Tuy nhiên, màu đỏ không phải là màu máu duy nhất đâu! Nó cũng có màu xanh dương, xanh lá cây, tím và thậm chí không màu. Đây là kết quả của các hóa chất cụ thể tạo nên máu trong các sinh vật khác nhau. Do vậy trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hóa học về các màu sắc của máu. Đừng đi đâu cả, lấy một cốc cafe và thưởng thức cùng hóa học nào!

Đầu tiên hãy bắt đầu với những gì chúng ta đã biết. Hầu hết mọi người sẽ biết rằng máu người, cũng như hầu hết các động vật có xương sống khác, có màu đỏ do hemoglobin, một loại protein lớn được tìm thấy trong các tế bào máu đỏ chứa các nguyên tử sắt trong cấu trúc của nó.

Hemoglobin là chất được gọi là sắc tố hô hấp, và nó đóng một vai trò quan trọng trong cơ thể, vận chuyển ôxy xung quanh cơ thể đến các tế bào của bạn và giúp carbon dioxide trở lại phổi, nơi nó có thể được thở ra. Các protein lớn bao gồm bốn đơn vị nhỏ hơn mà bản thân có chứa các phần nhỏ gọi là haem, mỗi trong số đó có chứa một nguyên tử sắt. Điều này có thể “kết hợp” với oxy, tạo cho các tế bào máu đỏ có khả năng vận chuyển oxy của chúng.

Các nguyên tử sắt cũng chịu trách nhiệm về màu của haemoglobin. Các haem riêng lẻ là các phân tử liên hợp – chúng có nhiều liên kết đôi và đơn xen kẽ giữa các nguyên tử cacbon trong cấu trúc của chúng – và dạng liên hợp này khiến chúng hấp thụ các bước sóng ánh sáng trong phần nhìn thấy được của quang phổ, dẫn đến sự xuất hiện màu. Sự hiện diện của nguyên tử sắt thay đổi sự hấp thụ này một chút, thí dụ như hemoglobin có màu đỏ khi được oxy hóa, và màu đỏ hơi đậm hơn khi bị khử ôxy (deoxygenated).

Còn một điều nữa, chắc ai cũng biết và tin rằng máu deoxygenated là màu xanh. Nhưng sau tất cả, nếu bạn nhìn qua làn da của bạn tại bất kỳ tĩnh mạch nào, sau đó mang máu deoxygenated ra khỏi các tế bào của cơ thể, chúng có một màu xanh xám rõ ràng.

Tuy nhiên, sự xuất hiện này là do sự tương tác của ánh sáng với cả máu, da và mô bao phủ các tĩnh mạch. Để có một cái nhìn chi tiết về những lý do phức tạp này và tại sao tĩnh mạch xuất hiện màu xanh, mặc dù màu đỏ, mời bạn tham khảo bài viết về hóa học của máu trước đây nhé!

Tuy nhiên không giống như con người, một số sinh vật lại có màu xanh. Thí dụ như động vật giáp xác, nhện, mực, bạch tuộc, và một số động vật thân mềm đều có máu xanh do có một sắc tố hô hấp khác nhau. Thay vì hemoglobin, những sinh vật này sử dụng một protein gọi là haemocyanin để vận chuyển oxy.

Cấu trúc khác nhau của sắc tố, cũng như sự kết hợp của các nguyên tử đồng thay vì sắt, dẫn đến máu không màu khi deoxygenated, và màu xanh khi oxy hóa. Chúng cũng liên kết với oxy theo một cách khác với hemoglobin, với hai nguyên tử đồng liên kết với mỗi phân tử oxy.

Không dừng lại ở đó; máu xanh cũng có thể xuất hiện ở một số loài giun và đỉa. Đây là một điều thú vị, trong đó các đơn vị riêng lẻ của chlorocruorin, protein dẫn đến màu xanh lục, thực sự rất giống với hemoglobin. Trên thực tế, chúng gần giống hệt nhau – khác biệt duy nhất là nhóm aldehyde ở vị trí của nhóm vinyl trong cấu trúc hóa học.

Mặc dù đây là sự khác biệt này nhỏ, nhưng có một sự thay đổi màu sắc đáng chú ý là máu deoxygenated có chứa chlorocruorin có một màu xanh lá cây sáng, và một chút màu xanh đậm hơn khi oxy hóa. Kỳ lạ thay, trong các dung dịch đậm đặc, nó có màu đỏ nhạt. Một số sinh vật có chlorocruorin trong máu của chúng cũng có hemoglobin hiện diện giống như vậy, kết quả là máu có một màu đỏ tổng thể.

Tuy nhiên, chlorocruorin không phải lúc nào cũng cần thiết cho máu xanh, thí dụ như thằn lằn “skink lizard”. Loại thằn lằn này được tìm thấy ở New Guinea, và mặc dù máu của nó chứa hemoglobin giống như các động vật có xương sống khác, nhưng máu của nó lại có một màu xanh đặc biệt. Màu sắc này là do có một sự khác biệt trong cách con thằn lằn này tái sử dụng hemoglobin.

Trong khi, con người tái sử dụng hemoglobin trong gan, bằng cách phá vỡ nó xuống đầu tiên thành biliverdin, và sau đó bilirubin. Tuy nhiên con thằn lằn này không có khả năng phá vỡ biliverdin nữa, vì vậy nó tích tụ trong máu, tạo ra một màu xanh đủ mạnh để chế ngự màu đỏ của hemoglobin.

Bên cạnh đó, máu tím cũng có thể tìm được thấy trong một phạm vi giới hạn của giun biển. Màu sắc này được gây ra bởi một sắc tố hô hấp khác, lần này gọi là haemerythrin. Haemerythrin chứa các đơn vị riêng lẻ mà chúng chứa các nguyên tử sắt; khi deoxygenated, máu là không màu, nhưng khi oxy hóa nó là một màu tím hồng tươi sáng. Giống như hầu hết các sắc tố hô hấp khác, nó ít hiệu quả hơn hemoglobin, trong một số trường hợp chỉ có khoảng một phần tư dung tích oxy.

Đến đây thì các bạn đã thấy những điều thú vị về màu sắc khác nhau của máu rồi đúng không nào! Trong trường hợp này nó chỉ khác nhau về khả năng vận chuyển oxy thôi. Thật buồn cười khi nghĩ rằng, nếu máu của chúng ta kết hợp các sắc tố hô hấp có chứa đồng thay vì sắt, thì điều gì sẽ xảy ra chắc bạn cũng hiểu rồi đấy! Thử nghĩ xem…

Tham khảo Compound Interest và D Lutz, ChemMatters February 2010.

Leave a Reply