胶原蛋白的生理功能特性及其应用

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1、..胶原蛋白的生理功能特性及其应用摘要胶原蛋白是一种多糖蛋白，含有少量的半乳糖和葡萄糖，是细胞外基质的主要成分。主要阐述胶原蛋白的分子结构、分类、理化特性和生物学性质，并介绍了在医学、美容保健、食品、饲料等其他工业的应用进展。关键词胶原蛋白生理功能特性应用胶原蛋白(也称胶原)是蛋白质中的一种，英文名“collagen”，由希腊文演化来，是一种多糖蛋白，呈白色，含有少量的半乳糖和葡萄糖，是细胞外基质(ECM)的主要成分，分子量为300ku。胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构，其由3条a一链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型，3条左手螺旋链相互缠绕成右手螺旋结构，

2、形成胶原蛋白独特的三重螺旋结构，使其分子结构非常稳定。胶原蛋白中含有大量的甘氨酸，约占总氨基酸的27％，也有报道说占1／3，胶原一链N一端氨基酸是焦谷氨酸，它是谷氨酰胺脱去一分子氨而闭环产生的毗咯烷酮羧酸，它在一般蛋白质中少见的。胶原蛋白中脯氨酸和羟脯氨酸的含量也特别高，是胶原蛋白质的特有氨基酸，二者均14％左右，而色氨酸、酪氨酸以及蛋氨酸等必需氨基酸含量低，因此，胶原蛋白属于不完全蛋白质。胶原蛋白主要由成纤细胞或与其来源相类似的细胞如成骨细胞、成软骨细胞合成，生物体内胶原的合成一般包括一系列的过程，首先在胞内合成胶原蛋白分子形成前胶原，进而在胞外进一步聚合成胶原纤

3、维和胶原束。又叫胶原质，是细胞外基质的主要成分，主要以不溶性纤维蛋白的形式存在。其广泛存在于动物的结缔组织中，占动物体内蛋白质总量的25％一30％，对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用uJ。胶原蛋白的营养十分丰富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，同时还含有在一般蛋白质中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸口引。胶原蛋白的结构特征是三螺旋结构，其独特的三重螺旋结构，使该分子结构非常稳定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。胶原蛋白作为天然的生物资源，其独特的生物相容性和生物可降解性是当今合成高分子材料无法比拟的，另外还有其他特性如高拉伸强度、低免疫

4、性、止血性能以及促进细胞生长等性能。因此，被广泛应用于临床医学、化妆品、食品、化工原料与研究等领域。word教育资料..1胶原蛋白分类胶原蛋白是一类蛋白质家族，现已至少发现了30余种胶原蛋白链的编码基因，可以形16种以上的胶原蛋白分子，根据它们在体内的分布和功能特点，目前将胶原分成间质胶原、基底膜胶原和细胞外周胶原。间质型胶原蛋白分子占整个机体胶原的绝大部分，包括I、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白分子，其主要分布于皮肤、肌腱等组织，其中Ⅱ型胶原蛋白由软骨细胞产生；基底膜胶原蛋白通常是指Ⅳ型胶原蛋白，其主要分布于基底膜；细胞外周胶原蛋白通常中指V型胶原蛋白，在结缔组织中大量存在。2

5、胶原蛋白的理化特性胶原蛋白质是一种两性电解质，这取决于两个因素，其一，胶原每个肽链具有许多酸性或碱性的侧基；其二，胶原每个肽链的两端有ol一羧基和一氨基，这些基团都具有接受或给予质子的能力，这些可解离的基团在特定的pH值范围内，解离产生正电荷或负电荷，换句话说，随着介质的pH值不同胶原即成为带有许多正电荷或负电荷的离子。胶原肽链侧基的PKI值与其组成氨基酸侧基的PKI值略有不同，这是由于在蛋白质分子中受到邻近电荷的影响所造成的。胶原(牛皮)的等电点是7．5～7．8，呈现出偏碱性，因为胶原的肽链中碱性氨基酸比酸性氨基酸多一点。胶原是高分子化合物，在水溶液中具有胶体性质

6、和一定粘度，粘度在等电点时最低，而且温度越低，粘度越大。3胶原蛋白的生物学性质3．1低免疫原性胶原作为医用生物材料，最重要的特点在于其低免疫原性。胶原有三种类型的抗原分子，第一类是胶原肽链非螺旋的端肽，第二类是胶原的三股螺旋的构象，第三类是a一链螺旋区的氨基酸顺序。其中第二类抗原因子仅存在于天然胶原分子中，第三类只出现在变性胶原中，而第一类抗原因子在天然和变性胶原中均存在。3．2生物相容性胶原蛋白word教育资料..的生物相容性是指胶原与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。无论是在被吸收前作为新组织骨架，还是被吸收同化进入宿主成为宿主的一部分，都与细胞周围的基质有着良

7、好的相互作用，表现出相互影响的协调性，并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。3．3可生物降解性胶原能被特定的蛋白酶降解，即生物降解性。因胶原具有紧密牢固的螺旋结构，所以绝大多数蛋白酶只能切断其侧链，只有特定的蛋白酶在特定的条件下才能降解胶原蛋白，胶原肽键才会断裂。胶原的肽键一旦断裂，其螺旋结构随即被破坏。断裂的胶原多肽就被蛋白酶彻底水解。4胶原蛋白的应用4．1生物医学材料与临床应用由胶原制成的手术缝合线既有与天然丝一样的高强度，又有可吸收性，在使用时既有优良的血小板凝聚性能，止血效果好，又有较好的平滑性和弹性，缝合结头不易松散，操作过程中不易损伤机体组织。胶