胶原的形态分类及其生理机能

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1、维普资讯http://www.cqvip.com№．3陕西科技大学学报Jtlr1．2004·8O·JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE＆TECHN()LOGYVo1．22。文章编号：i000-5811(2004)03-0080-03胶原的形态分类及其生理机能李国英，张忠楷，付强，周荣清，石碧(四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室，四川成都610065)摘要：介绍了胶原在细胞外基质中存在的超分子形态类型，并简要介绍了各主要类型胶原的生理机能。关键词：胶原；形态分类；生理机能中图分类号：TS5l2文献标识码：A0引言

2、胶原蛋白广泛分布于各类动物体内，从脊椎动物到鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类等动物的皮肤、腱、软骨、各种内脏器官、血管壁以及食道等处都有胶原。脊椎动物体内所有蛋白质中天然胶原占据了总量的3O％，是主要的结构蛋白质。腱和骨骼的细胞外蛋白质中含有胶原9O以上，皮肤含有胶原5O以上，动物的皮肤是胶原的主要原料来源。这种普遍存在于动物体内的硬蛋白质胶原能赋予其连接的组织一些长久的特性，如机械强度、促进血液凝结等。虽然哺乳动物的大多数结构组织由胶原构成，但是从腱到角膜，不同结构组织中的胶原类型是不同的。动物体内不同部位的结缔组织因胶原的结构不同而赋予其独特的生物活

3、性。到目前为止，已分离出至少25种天然胶原。在过去以及现在，动物的皮主要加工成皮革被利用并已形成大规模生产，骨则加工成明胶被利用。但在最近十几年间，人们已把胶原应用研究的重点转向了医用生化材料、保健材料等方面。用各种不同方法精制得到生物活性天然胶原(即未变性胶原)。这一种生物大分子，分子量为3O万，其结构仍然保持在动物体内时的天然结构，即胶原的3股螺旋结构，在合适条件下能在生物体外再形成网状纤维。因此这种天然胶原蛋白被看作是生物体的一个组成部分而不被认为是外来物质，天然胶原在保健食品、化妆品，尤其是生物医药等领域的利用已日益受到重视。I胶原在生物体

4、内的分布胶原支撑着动物的整个身体和各个器官，能够增加强度、结合以及形成组织界面，在动物体内占总蛋白质的1／3。根据研究，皮肤里含有胶原4O，骨和软骨里含有10～2O，血管里含有7----8。像这些有大量胶原存在的组织称为结合组织，除骨、软骨、真皮、血管外，还包括牙、腱、脂肪等。现已分离和发现的有25种胶原，这些胶原存在于动物体内的各个组织中，起着不同的生理作用。表1列出了主要胶原在动物体内的分布。表1各主要类型胶原在动物体内组织的分布胶原类型组织分布I型皮肤、骨、角膜、肌腱、肿瘤Ⅱ型软骨、玻璃体Ⅲ型皮肤、子宫壁、血管壁Ⅳ型基底膜、胎盘V型皮肤、胎盘

5、、羊膜Ⅵ型子宫壁、皮肤、角膜Ⅶ型羊膜、皮肤·收稿日期：2004—03—16作者简介：李国英(1967一)，男，四川省成都市人，教授，研究方向：皮革科学高等学校优秀青年教师科研奖励资助，四川大学归国留学人员科研启动基金资助维普资讯http://www.cqvip.com第3期李国英等：胶原的形态分类及其生理机能·8l·续表1胶原类型组织分布Ⅶ型内皮细膜Ⅸ型软骨X型软骨Ⅺ型软骨、脊椎盘强型皮肤、腱Xm型内皮细胞2胶原的形态分类基于生物体组织结构的研究，按照胶原形态的不同可将胶原分为6类n，列于表2中。纤维状胶原的超分子结构最被广接受的模型是1974年G

6、ross和1963年Hodge和Petruska给出的示意图。即一个分子链长度约为重复部分的4．4倍，短的空洞部分存在于一个分子的N端肽和另一个分子的C端肽之间，这个相邻分子之间的空洞部分称为“holezones”会造成染色堆积，而无染色堆积的部分则称为“overlapzones”，一个基本重复的单元为一个D，包括一个holezone为0．6D以及一个overlapzone0．4D。透射电镜观察到的是黑白相间的横纹，扫描电镜观察到的胶原纤维呈立体的凹凸状。在生物体内许多组织的纤维是异型结构纤维，由纤维胶原的不同组合形成。IⅨⅣⅥ疆Ⅶ、、、表2胶原的

7、形态分类Ⅱ疆X、胶原的形态胶Ⅲ原的类型、纤维类胶原(fibrillar)V、与纤维相关的胶原(fibrilassociated)Ⅺ网状结构胶原(networkforming)细丝状胶原(filamentous)短链胶原(shortchain)长链胶原(1ongchain)不同纤维胶原的共同组合能决定组织的特定性能，如皮肤和肌腱中Ⅲ型胶原和I型胶原相互缠绕，在软骨组织中Ⅺ型胶原和Ⅱ型胶原相互结合，而在鸟类的角膜中存在I型胶原和Ⅱ型胶原的相互聚集，它们的共同组合赋予了这些组织一些特殊的生理机能。与纤维相关的胶原主要存在于生物体基质中，通常有多个作用部位

8、，它们能改进纤维结构，影响纤维之间以及纤维和其它细胞基质成分之间的相互作用。网状结构胶原存在于基底膜，Ⅳ型胶原是基底膜中存