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胶原

胶原

胶原是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白, 是构成细胞外基质的骨架。胶原在细胞外基质中形成半晶体的纤维,给细胞提供抗张力和弹性,并在细胞的迁移和发育中起作用。胶原在各种动物中都有存在。脊椎动物中腱、软骨和骨中的胶原非常丰富,几乎占了蛋白总重的一半。

胶原蛋白的基本结构

胶原蛋白的基本结构单位是原胶原(tropocollagen),原胶原肽链的一级结构具有(Gly-x-y)n重复序列, 其中x常为脯氨酸(Pro), y常为羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸(Hylys)。Hylys残基可发生糖基化修饰, 其糖单位有的是一个半乳糖残基(Gal), 但通常是二糖(Glu-Gal-),胶原上的糖所占的量约为胶原的10%。原胶原是由三条α-肽链组成的纤维状蛋白质, 相互拧成三股螺旋状构型, 长300nm, 直径1.5nm。

目前已发现20个左右的基因分别在不同组织中编码不同类型的胶原; 不同类型的胶原定位于体内的特定组织,也有2-3种不同的胶原存在于同一组织中。

胶原蛋白(Collagen)又称胶原,是由三条肽链拧成的螺旋形纤维状蛋白质。胶原蛋白是动物结缔组织重要的蛋白质,结缔组织除了含60~70%的水分外,胶原蛋白占了约20~30%,因为有高含量的胶原蛋白,结缔组织具有了一定的结构与机械力学性质,如张力强度、拉力、弹力等以达到支撑、保护的功能。

胶原、明胶和胶原蛋白的异同

《英汉化学化工词汇》(第3版 科学出版社,1988)中将collagen译为胶原(蛋白),通常称为胶原,有时候为了叙述伤的方便或更强调其蛋白的特性,也把collgagen称作胶原蛋白。胶原是指动物组织器官中存在的一类蛋白质,在提取、分离时,随着方法和条件的不同,可以产生胶原、明胶和胶原蛋白三种产物。

能被称为胶原的,必须是其三螺旋结构没有改变的那类蛋白质,还保留有生物活性。

明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物,与胶原一样由18中氨基酸组成,但已失去了生物活性。

上述胶原第一种水解产物,便是胶原蛋白,胶原的三螺旋结构彻底松开,成为3条自由的肽链,且降解成多分散的胎段,其中包括小肽。因此胶原蛋白是多肽混合物,相对分子质量从几千到几万,分子量分布很宽,没有生物活性,能溶于冷水,而且能被蛋白酶利用。胶原蛋白与机体的生长、衰老和疾病有着极其密切的联系。因其具有良好的生物相容性、营养性、修复性、保湿性、配伍性和亲和性,所以被广泛应用于生物医学材料、化妆品、食品及保健品等功能性产品。胶原蛋白具有美容(防皱、保湿、美白、减肥、丰胸)、预防骨质疏松、改善关节健康、改善血液循环、健胃、提高人体免疫力等功效。

胶原的性质

通过上面的叙述,可以归纳如下:a.胶原具有生物活性,不溶于冷水和热水,不能被蛋白酶利用;b.明胶相对分子质量较高只溶于热水,不溶于冷水,胶原蛋白相对分子质量较低,而且分子量分布比明胶更宽,可溶于冷水;c.明胶与胶原蛋白均无生物活性,但可被蛋白酶利用。

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