生皮蛋白质课件

生皮蛋白质

生皮的组分角质细胞生皮的组分生皮蛋白质组分非蛋白组分纤维蛋白基质蛋白胶原蛋白角蛋白网硬蛋白弹性蛋白白蛋白类黏蛋白其它球蛋白糖类酯类水和无机盐含氮物质胶原蛋白胶原蛋白，英文名collagen，源于希腊文，意思是“生成胶的产物”。1893年牛津大词典给collagen的定义是“结缔组织的组成成分，煮沸时产生胶质”。Gross（1956）首先命名构建胶原纤维的蛋白质单体为tropocollagen(原胶原)。现在胶原的科学定义是：“细胞外基质（EMC）的结构蛋白质，分子中至少应该有一个结构域具有α链组成的三股螺旋构象（即胶原域）”。什么是胶原蛋白？胶原蛋白我们在哪儿可以找到胶原蛋白？胶原蛋白胶原蛋白是ECM中的主要蛋白，实际上他是动物体中主要的结构蛋白当然也是组成动物皮肤的主要蛋白胶原蛋白在哺乳动物体内非常普遍，大约占蛋白总量的25~30％，在真皮中胶原占蛋白总量80~85%胶原蛋白在所有多细胞动物体内都能发现胶原蛋白在不同物种之间胶原蛋白具有高度保留性胶原蛋白结构的特点所决定的胶原蛋白结构的稳定性胶原蛋白胶原蛋白的类型已经发现不下20种胶原有大约25种α链分别被不同的外显子表达胶原蛋白胶原蛋白的类型不同组织可以由不同类型的胶原构成，同一组织中也可出现几种类型的胶原胶原蛋白胶原蛋白的类型不同种类胶原结构与生理功能各异不同种类胶原在体内承担着不同的生理功能根据胶原蛋白的结构形状可分为6类①纤维性胶原：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅺ型②纤维性结合性胶原(FACIT)：Ⅸ，Ⅹ

Ⅱ，Ⅹ

Ⅳ型③短锁胶原：Ⅷ，Ⅹ型④基底膜胶原：Ⅳ型⑤其它：Ⅵ，Ⅶ，Ⅹ

Ⅲ型等胶原蛋白胶原蛋白的类型根据组成胶原a链的异同可分为同三聚体(homotrimer)和异三聚体(heterotrimer)II、III型胶原为同三聚体,其余为异三聚体胶原蛋白胶原蛋白的类型胶原蛋白天然胶原在水中的溶解度很小，一般用0.05~0.5mol/L的HAC或中性盐提取。近年来，为了研究方便，也有人通过基因重组的方法在酵母或植物中表达出胶原对于变性胶原一般有酸、碱、酶和高温蒸煮等方法来制备胶原蛋白制备胶原蛋白胶原蛋白的基本结构单位为胶原分子，呈细棒状，由三条肽链构成I型胶原分子长约280nm直径1.5nm分子量约300KD胶原蛋白结构胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原а链大约含1000多个氨基酸残基，比如：I型胶原分子а1(I)链1056个残基，а2(I)链1038个残基。（SIB）胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原а链中Gly大约占氨基酸总数的1/3含咪唑基氨基酸（Pro和Hyp）约占1/5含有两种特征氨基酸Hyp和Hyl，Hyp和Hyl在其它蛋白质中含量极低，(可以通过测定Hyp确定胶原蛋白含量)每条胶原а链的分子量大约90Kd胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原а链主要区段的残基呈现-(-Gly—X—Y-)-周期性排列，称螺旋区段，螺旋区段大约占а链总长度的95%。а1(I)链螺旋区段长度为1014X常为Pro，Y常为Hyp胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原а链的两端各有一段非螺旋区段，分别称为N-端肽和C-端肽。端肽氨基酸序列不呈周期性排布，含有一定量的极性氨基酸。胶原а链端肽在胶原分子的形成和胶原纤维的组装过程中起到至关重要的作用胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原a链中的极性氨基酸，一般集中分布，使a链中出现不少极性区，a链中的极性区中的酸碱性基团与胶原的酸、碱膨胀现象有一定的联系胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原a（1）链的103位——羟赖氨酸残基处结合着一个半乳糖葡糖苷，生成羟赖氨酰半乳糖葡糖苷胶原的类型不同，糖基的位置不同，不同来源的同一类型胶原糖基的位置也可能不同胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构目前这个糖基的功能还不十分清楚一般认为和胶原分子测向间的定位有关但也有研究表明胶原中糖基的含量和形成胶原纤维的直径成反比胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原a链的750~800位之间缺少Gly—X—Y结构，可能是该区段容易被酶水解的原因在胶原a链非螺旋区9N，16C，以及螺旋区的87和930，存在的醛基赖氨酸，参与交联键的形成胶原蛋白胶原蛋白结构一级结构胶原的а链一般由1000多个AA残基组成，Gly大约占氨基酸总数的1/3，Pro和Hyp约占1/5含有两种特征氨基酸Hyp和Hyl，Hyp和Hyl在其它蛋白质中含量极低，胶原а链主要区段的残基呈现-(-Gly—X—Y-)-周期性排列，称螺旋区段胶原а链的两端各有一段非螺旋区段，分别称为N-端肽和C-端肽。端肽氨基酸序列不呈周期性排布，含有一定量的极性氨基酸。胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构胶原的二级结构是由三条а链构成的三股螺旋，即由三条呈左手螺旋的肽链形成的右手复合螺旋，称为胶原螺旋Φ=-60，Ψ=+140胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构每条肽链的左手螺旋螺距0.9nm，含3AA每一残基沿螺旋轴升高0.29nm远大于а螺旋的0.15nm右手大螺旋螺距约10nm，每条肽链含36AA胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构所有肽单位的C=O均垂直于螺旋轴向外伸展，因此不能像a螺旋一样形成链内的氢键胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构由于Pro和Hyp的侧链是环形的，它们的а-C和酰胺N之间的键不能旋转，高含量的Pro和Hyp促进胶原螺旋的形成胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构三股螺旋是一种错位的螺旋，一股链上的Gly与第二股上的X和第三股上的Y相邻，这样Gly的N-H与相邻a链残基的C=O形成氢键这种链间的氢键形成的胶原螺旋构象紧密，僵硬，具有很高的稳定性，若氢键破坏，胶原肽链将成为无规卷曲胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构稳定胶原三股螺旋的力一是螺旋链间的氢键二是螺旋链间的范德华力对于III型胶原还有链间的-S—S-键Hpy和周围的水分子形成氢键对三股螺旋的稳定性也有很大的帮助胶原蛋白胶原蛋白结构二级结构胶原的二级结构是由三条а链构成的三股螺旋，即由三条呈左手螺旋的肽链形成的右手复合螺旋，称为胶原螺旋每条肽链的左手螺旋螺距0.9nm；右手大螺旋螺距约10nm所有肽单位的C=O均垂直于螺旋轴向外伸展，因此不能像a螺旋一样形成链内的氢键三股螺旋是一种错位的螺旋，依靠肽链间形成的氢键维持构像稳定胶原蛋白胶原蛋白结构从原胶原到原纤维天然胶原纤维在电镜下为不分支长链整条链上均匀分布明暗相间的横纹，横纹周期为67nm胶原蛋白胶原蛋白结构从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构1968年Smith提出了1/4错列模型，又称Smith模型（Smith

five-strandedmicrofibril

model）从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构处于同一轴线的前后两个胶原分子，首尾不相接，而是出现一段空隙（HO），HO=0.5D。处于平行排列的两个原胶原也不是齐头齐尾的，而是错开一定的距离。错开的距离为D（D=67nm）从原胶原到原纤维D=67nmHO=0.5D胶原蛋白胶原蛋白结构相邻轴线头尾靠近的两个胶原分子之间存在一段重叠重合的重叠区和重合孔隙区，便形成了以D为周期的明暗条纹。从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构胶原纤维的高强度的力学行为以及氨基酸序列分析表明，在胶原分子之间一定也存在着共价交联链间的共价交联主要是在Lys和Hly的侧链间形成的9N和16C的Lys已被氧化成醛赖氨酸，对应螺旋区87位和930位的Hly形成交联从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构醛醇缩合交联从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构醛胺缩合交联从原胶原到原纤维KetoaminecrosslinkAldiminecrosslink胶原蛋白胶原蛋白结构羟醛组氨酸交联从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构从原胶原到原纤维处于同一轴线的前后两个胶原分子，首尾不相接，而是出现一段空隙（HO），HO=0.5D。处于平行排列的两个原胶原也不是齐头齐尾的，而是错开一定的距离。错开的距离为D（D=67nm）重合的重叠区和重合孔隙区，便形成了以D为周期的明暗条纹。相邻的原胶原分子之间通过Lys或Hly之间的共价交联使形成的纤维具有高强度的力学行为胶原蛋白胶原蛋白结构以共价键交联起来的胶原分子，可以形成很长的具有足够机械强度的纤维单丝，是对Smith模型的重要支持这些交联对胶原纤维的性能非常重要，比如当山黧豆中毒时，抑制Lys转化为醛赖氨酸，使交联无法形成结果使胶原纤维强度减弱，使血管、关节、骨等器官发生异常随着年龄的增长，三股螺旋内及分子间的交联越来越多使得胶原纤维变硬变脆，改变了骨、肌腱、韧带的机械性能，使骨头变脆、眼球角膜透明度下降。从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的形成过程是一个熵驱动的过程胶原单体的螺旋区段包含几乎所有生成原纤维所需的结构信息在胶原单体开始聚合的初始阶段，疏水作用、盐键等非共价键是维持原纤维稳定的作用力在形成原纤维的后期，才开始形成共价键，进一步使胶原原纤维稳定从原胶原到原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装胶原原纤维的结构到底是什么样的哪？半个多世纪以来，人们对胶原原纤维的结构的研究始终没有放弃过努力但是胶原原纤维一直和科学家们在玩捉迷藏，我们至今仍然不能认识原纤维结构的真面目胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1951年Hosemann认为胶原原纤维是一种类晶体结构（Paracrystal）1956年，Davidovits认为胶原原纤维是一种胶态物质1965年，Burge认为首先形成由两股胶原单体形成的绳状结构然后形成原纤维（Two-strandedrope）

1965年，Grant,CoxandHorne认为胶原原纤维中的单体轴向随机错列（Randomaxialstaggersofmolecules）胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1967年GN

Ramachandran也提出了一个胶原原纤维的模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装开始，Ramachandran认为胶原原纤维是胶原分子以正六边形的结构聚集在一起后来，他又修订了自己的看法，提出了圆柱体模型和螺旋模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装原纤维遭到不完全破坏以后，纤维松散后，得到的更为细小的胶原原纤维，且也有67nm的横纹以上的原纤维模型都不能解释这种现象这些试验结果促进了微原纤维理论的发展胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装微原纤维理论认为：原纤维是在形成微原纤维的基础上而形成的，也就是说如果，我们把原胶原轴向排列形成的长链称为初原纤维的话，由数根初原纤维首先组成微原纤维单元，然后由这些微原纤维单元组成胶原原纤维到底多少根初原纤维形成一根微原纤维呢？科学家们的答案五花八门，出现了4，5，7，8等不同的模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1954年，North,CowanandRandall认为胶原原纤维的单元是由7根胶原单体组成（Groupsofsevenmolecules）胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1971年，MillerandWray提出了五股螺旋微原纤维模型（Five-strandedhelical

microfibrils）胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装由五股初原纤维1/4错列，相互螺旋形成微原纤维。

此模型一直以来是人们普遍认可的一个模型，胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装微原纤维进一步交联和螺旋形成原纤维原纤维和微原纤维都具有67nm周期性横纹原纤维直径大于20nm胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1974年Hosemann,DreissigandNemetschek等人提出了八股模型（Eight-strandedgroup）胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1975年，VeisandYuan等人提出了四股模型（Four-strandedgroup)胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装随着X-ray衍射技术的提高，数据的准确度以及人们分析数据的能力也得到了很大的提高，人们发现很多胶原原纤维的X-ray衍射数据，以前的微原纤维模型根本解释不了又有一些非微原纤维模型被提出胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1978年，Hukins,D.W.L.,Woodhead-Galloway等人提出了一个液晶模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1979年，HulmesandMiller又提出了一个准六边形模型（Quasi-hexagonalpacking）胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1980年，TrusandPiez提出了一个压缩微原纤维模型(

Compressedmicrofibrils)胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1998年，Wess等人提出了Interconnectedcompressedmicrofibrils模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装胶原原纤维的直径是离散的，不是连续的人们在研究原纤维的组装过程中发现，原纤维的两端是不对称的，一端较尖，类似于抛物线形状，而另一端则较粗，原纤维的组装首先从尖端开始胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装1985年，Galloway,J.提出了同心圆模型胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装胶原原纤维由胶原单体组成同心圆结构由五个胶原单体先组成片状结构，然后围绕在上一层的表面在胶原原纤维的外层形成“格子”状结构胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装Silver等人1992提出的同心螺旋模型Hulmes等人提出的同心螺旋模型

(1995)胶原蛋白胶原蛋白结构胶原原纤维的组装胶原蛋白胶原蛋白结构从胶原原纤维到胶原纤维胶原纤维的直径很大且分布很广，而胶原原纤维的直径只在很窄的范围内。胶原原纤维进一步交联和螺旋组装成胶原纤维胶原原纤维组装胶原纤维的过程中遵循一定规律胶原蛋白胶原蛋白结构从胶原原纤维到胶原纤维胶原蛋白胶原蛋白结构胶原蛋白胶原纤维束在各组织内的排列方式在不同组织中胶原纤维束的排列也是不同的由于肌腱和韧带一般是单向受力，所以肌腱和韧带内胶原纤维一般是轴向排列胶原蛋白胶原纤维束在各组织内的排列方式对于皮肤，要抵抗来自各方向的作用力，所以胶原纤维就要排列成立体网状结构胶原蛋白胶原纤维束在各组织内的排列方式对于血管壁的胶原纤维，一般受径向力较大，所以一般为平面网状结构胶原蛋白胶原纤维束在各组织内的排列方式对于眼角膜的胶原纤维，排列整齐，直径大小一致胶原蛋白胶原纤维束在各组织内的排列方式对于心脏的胶原更为复杂，包裹在在肌纤维外侧，好似给肌纤维穿了一个外衣。胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第一步，在成纤细胞的粗面内质网上，由核糖体合成前原胶原a链（-chainsofpre-procollagen）前原胶原a链除了螺旋区段和端肽外，在两端分别还有一段前肽，称为N-前肽和C-前肽目前大约发现25种基因外显子的长度大约54bp胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第二步，前原胶原a链上某些Pro在脯氨酸羟化酶的作用下羟基化生成Hyp维生素C是脯氨酸氧化酶的激活因子a链的羟基化作用，使a链受到一定程度的保护OHOHOHAlpha-chain胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第三步，前原胶原a链上某些Lys在赖氨酸羟化酶的作用下羟基化生成HylHyl是形成链间交联所必需的OHOHOHAlpha-chainOHOH胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第四步，特定的Hyl在半乳糖转移酶和葡糖转移酶的作用下连接一个半乳糖葡糖苷半乳糖葡糖苷可能和控制原纤维的直径有关OHOHOHAlpha-chainOHOHGluGal胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第五步，三条前原胶原a链相互螺旋形成前原胶原分子首先在C-前肽形成双硫键三股前原胶原a链相互螺旋定位形成前原胶原分子C-TerminalN-Terminalssssssssssss胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第六步，前原胶原分子被分泌到体外第七步，在细胞外，经原胶原肽酶的作用下切除两端前肽形成原胶原分子胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第八步，原胶原分子经自组装过程形成原纤维胶原蛋白胶原蛋白生物合成途径第九步，相邻胶原分子形成共价交联，稳定原纤维稳定性BIVALENT胶原蛋白胶原蛋白的合成过程胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的等电点及制革中的变化胶原PI=7.5~7.8略偏碱性未经任何处理的原料皮的等电点约为7制革过程中，胶原与化学试剂作用，使其极性基团发生不可逆变化，等电点位置相应发生变化经过浸灰处理后，胶原的酰胺和碱发生反应，羧基增加，等电点降低至4.7~5.3胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的等电点及制革中的变化铬鞣等电点升至6.5~7.5植鞣后等电点下降至3.2~4.0所以正常条件下，铬鞣革的表面带+正电荷。而植鞣革表面带负电荷PNH3+COO-+[Cr-络离子]+=PNH3+[COO-Cr-络离子]PNH3+COO-+[植鞣制]=PNH3+植鞣制COO-胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的等电点及制革中的变化低于等电点易与带负电荷基团结合高于等电点易与带正电荷基团结合反之，结合缓慢或不结合但易于渗透PIPNH3+COOHPNH3COO-易与带负电荷基团结合易与带正电荷基团结合胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用酸碱容量：胶原在酸碱溶液中，其肽链上的酸性和碱性基团分别能与碱或酸结合，结合酸碱的量分别称为酸容量和碱容量。以每g干胶原结合酸碱量的mmol计。胶原的酸容量由氨基数决定，约为0.82~0.9mmol胶原的碱容量由羧基数决定，约为0.4~0.5mmol利用胶原的酸碱容量可以知道氨基和羧基的含量，可以判断带电情况胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用胶原的极性基和酸碱结合后，分子内及分子间的氢键与交联键受到破坏，胶原的结构遭到损坏，根据作用程度的强弱可分为：膨胀、胶解和水解膨胀作用程度胶解水解胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用膨胀：胶原的碱性基或酸性基结合后，分子内河分子间的离子键和氢键被打开，胶原充水膨胀胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用党南（Donnan）膜平衡理论：一个含有两个可扩散离子的电解质溶液与另一种含有一个不可扩散离子的盐的溶液,当达到平衡时可扩散离子在膜两边的分布是不均匀的;当达到平衡时，膜外的可扩散离子的浓度小于膜内的可扩散离子浓度胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用党南（Donnan）膜平衡理论XX=Y(Y+Z)<(Y+Y+Z)/22X<2Y+Z胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用电荷理论,其观点是:生皮在酸溶液或碱溶液中使肽链侧基带同一种符号电荷,而这些同号电荷互相排斥,增大了胶原肽链间的距离而使生皮发生膨胀;感交离子膨胀理论胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用胶解：胶原长时间受酸碱作用，其分子间的交联键被破坏，肽键发生水解而溶于水胶原蛋白胶原蛋白的性质酸、碱与胶原的作用水解：如果酸碱的浓度大作用时间长，胶原的主链遭受水解，肽键断裂，胶原的酸容量和碱容量均增大。胶原蛋白胶原蛋白的性质盐与胶原的作用膨胀作用：盐与胶原间的吸附作用强，皮与水中盐浓度产生差异，水进入皮内平衡盐的浓度，即盐带入大量的水进入皮中使皮内外盐浓度平衡。脱水作用：盐与水间的吸附力强，在盐的周围形成水化膜，吸附大量水使皮中水分减少NaCl：低浓度时（C<0.05M）主要以离子形式存在，易于纤维结合而引起膨胀；高浓度时主要以分子形式存在，吸水作用强，使皮脱水胶原蛋白胶原蛋白的性质盐与胶原的作用不同的盐对胶原的作用差别很大。按照盐对胶原的不同作用可把盐分为三类：使胶原极度膨胀的盐：膨胀作用使纤维缩短，变粗并引起胶原变性，如：碘化物、钙盐、锂盐、镁盐、硫氰酸盐低浓度时有轻微膨胀作用，高浓度引起脱水的盐，NaCl使胶原脱水的盐：硫酸盐、硫代硫酸盐、碳酸盐等胶原蛋白胶原蛋白的性质盐与胶原的作用盐离子膨胀作用比较：阳离子：Ca2+>Li+>Na+>Rb+>Cs+阴离子：CNS->I->NO3->Cl->CH3COO->SO42->酒石酸根>柠檬酸根盐类对胶原分子中盐键的破坏作用与盐的离子特性有关阳离子的力场：阳离子的半径越小，或化学价越大，其力场亦强，则破坏盐键的作用力也越大阴离子的变形性：阴离子的半径越大，其变形也越大，破坏盐键的作用力也越大胶原蛋白胶原蛋白的性质盐与胶原的作用制革中的应用：浸水中为使盐干皮快速回水，常在水中加入膨胀性盐（Na2S）碱膨胀后加入(NH4)2SO4消肿，利用其脱水作用过量NaCl的加入，可以抑制浸酸过程中胶原纤维的剧烈膨胀以及由此导致的水解胶原蛋白胶原蛋白的性质酶对胶原的作用胶原紧密的三股螺旋构想对肽链的保护作用使胶原酶以外的酶很难对其发生作用动物胶原酶可以水解天然胶原，作用位点发生早第775~776位的Gly-Leu之间细菌胶原酶对Gly-X-Y敏感，可以把胶原肽链水解成片段胰蛋白酶的水解部位为780-781的Arg-Gly之间，但作用力相当弱胶原蛋白胶原蛋白的性质酶对胶原的作用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等蛋白酶都可以作用胶原分子的端肽，对螺旋区段无能为力。当胶原变性以后，三股螺旋结构受到破坏其它蛋白酶类可以进行水解胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的热稳定性可溶性胶原可溶性胶原的变性温度为38~40℃（Tm）一定温度下,胶原可发生溶胶-凝胶转变,这种转变主要是通过形成胶原原纤维来完成的胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的热稳定性可溶性胶原超过变性温度后，将产生热变而胶化,此时胶原的三股螺旋结构破坏,无序结构增加

胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的热稳定性胶原纤维（不溶性胶原）胶原纤维的热变性温度要高的多收缩温度（TS）：皮胶原在液体介质中，受热到一定温度时发生收缩变形，这个产生变性的温度称为TS。收缩后的胶原纤维明显变粗变短、强度大大下降并表现出弹性，此时胶原的天然结构已经崩溃，成为无规蜷曲胶原的热变性与氢键的破坏有关。Hyp的含量高TS也高。制革中鞣制可大大提高湿热稳定性，这是因为在胶原纤维间引入了新的交联收缩温度是制革中对胶原水解、变性程度和革的鞣制质量等评价的主要指标胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的热稳定性胶原纤维（不溶性胶原）胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的机械强度开始的时候，很小的力就可使胶原纤维有很大的拉伸，这是由于1/4错列结构使原纤维具有很大的可伸缩性随着分子间的交联被拉伸，反抗的力也越来越大，胶原纤维也就表现出较强的抗拉伸能力超过一定的临界点后，拉力和伸长便表现出直线关系，这可能是胶原原纤维之间受力相互滑动的原因胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的机械强度胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的生物学性质

胶原的低抗原性胶原的抗原性与其它蛋白质比较,要低得多,而且常被认为是没有抗原性的蛋白质。但后来发现胶原也有一定的抗原性，且和胶原的端肽有关胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的生物学性质在体内可降解胶原可被胶原酶水解，其分解产物可被其它蛋白酶水解生成氨基酸和多肽胶原在生物体内发生分解代谢时,因场所不同而分为细胞外和细胞内2条途径。胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的生物学性质细胞适应性和细胞增殖作用胶原分子可与细胞相互作用并影响细胞形态，各种细胞可在体内机体外直接或间接的与不同类型的胶原作用，并通过这种作用控制细胞形态、运动、及细胞增殖与分化。

胶原蛋白胶原蛋白的性质胶原的生物学性质参与凝血作用当血管壁的内皮细胞一旦被剥离,导致胶原纤维暴露于血液中,流动血液中的血小板立刻与胶原纤维吸附在一起,发生凝聚反应,生成纤维蛋白,并形成血栓。胶原蛋白几种胶原病骨质疏松症胶原蛋白几种胶原病先天成骨不全骨形成不全(osteogenesisimperfecta)或称脆骨病(brittlebonediesease)，即是由于胶原蛋白生物合成或转录后的修饰作用障碍所致。现已清楚是由于I型胶原突变所致，据突变发生的位置及性质不同，发病的严重性亦不同。胶原蛋白几种胶原病埃当综合症Ehlers•Danlos综合症即有10种以上不同胶原的缺陷，其症状主要为关节过度伸张，皮肤弹性增高、脆弱，血管脆弱及外伤后皮下粘蛋白或皮下脂肪小结形成胶原蛋白几种胶原病风湿病风湿病的实质是，结缔组织炎症导致的胶原纤维变性胶原蛋白几种胶原病红斑狼疮红斑狼疮是“弥漫性胶原病”的一种。在20世纪克莱姆普尔发现系统性红斑狼疮的基本病理变化是人体胶原组织的纤维蛋白变性，胶原蛋白胶原蛋白的应用制革胶原蛋白胶原蛋白的应用食品明胶的应用胶原蛋白胶原蛋白的应用食品食用包装材料胶原蛋白是制作人工肠衣的理想原料,在热处理过程中,随着水分和油脂的蒸发和熔化,胶原几乎与肉食的收缩率一致胶原蛋白胶原蛋白的应用食品保健食品一、提高免疫机能二、抑制癌细胞三、活化细胞机能四、止血作用五、活化筋骨，治疗关节炎及酸痛六、防止皮肤老化、去皱纹胶原蛋白胶原蛋白的应用感光材料1871年，英国的一位医生马多克斯(Maddox)在《英国摄影杂志》上发表文章，介绍了一种混合有溴化银的糊状胶合物，将它趁热涂布在玻璃上干燥后，化学药品不会象火棉胶那样发生结晶现象。这种糊状胶合物就是明胶。这种明胶与溴化银的混合剂被称为“感光乳剂”，将它涂布在玻璃上即可制成干板，这种乳剂干燥后，在冲洗时会适当膨胀，但不会脱落，这有助于显影和定影作用的发生。至今我们仍在沿用的就是这种感光乳剂。马多克斯的方法很快就被加工厂用于批量生产，这样摄影师在拍摄时只需带上几块工厂生产的干板即可，而无须自已临时加工配制感光材料。这一重大革新极大地推动了摄影的发展和普及，同时也进一步带动了感光材料工业和照相机工业的发展。

照相明胶年需用量在2500~3000吨；而现年产量在700~1000吨

胶原蛋白胶原蛋白的应用化妆品胶原蛋白作为一种有效的化妆品原料,可以滋润肌肤,赋予其平滑感觉,对头发也有很好的调理作用。试验证明,0.01%的胶原蛋白纯溶液就有良好的抗各种辐射的作用,且能形成很好的保水层,能供给皮肤所需要的全部水分。在美国、德国、日本等国家,许多高档化妆品中添加有胶原蛋白胶原蛋白胶原蛋白的应用美容矫形注射性胶原溶液,用于面部软组织的充填整形美容。自80年代初期开始应用至今已有20余年历史胶原蛋白胶原蛋白的应用医药胶原蛋白胶原蛋白的应用生物医疗材料胶原敷料可与宿主细胞外基质相互作用,以促进细胞在新结缔组织上的粘附、移动、生长和沉积;能诱导分化及成纤维细胞的趋化性,延迟伤口收缩,加速创伤修复。

胶原蛋白胶原蛋白的应用生物医疗材料胶原蛋白胶原蛋白的应用生物医疗材料胶原蛋白胶原蛋白的应用生物医疗材料胶原蛋白胶原蛋白的应用生物医疗材料角蛋白角蛋白角蛋白角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。角蛋白可分为两类，一类是a-角蛋白另一类是β-角蛋白。a-角蛋白是角蛋白中的优势形式。α-角蛋白：乳哺动物的角蛋白，如毛发

(α-螺旋)β-角蛋白:鸟类及爬虫类的角蛋白,如丝心蛋白(β-折叠)角蛋白α-角蛋白：乳哺动物的角蛋白，如毛发

(α-螺旋)β-角蛋白:鸟类及爬虫类的角蛋白,如丝心蛋白(β-折叠)角蛋白β-角蛋白层与层之间范德华力维持丝心蛋白非常柔软β-折叠结构，已经使肽链处于相当伸展状态，所以丝心蛋白不能拉伸角蛋白角蛋白中主要的是a-角蛋白，a-角蛋白一级结构中含大量Cys，(所以存在大量二硫键使之非常坚固，根据含硫量多少分：硬角蛋白，存在于蹄、爪、角等中；软角蛋白，存在于皮肤等）2000根头发集成一束，就能轻松的支撑30公斤的重量。

硬角蛋白：Cys含量在7%以上，有的高达11%。结构牢固，组织紧密有序，较为坚硬，物理与化学性质稳定软角蛋白：Cys含量在7%以下，结构相对疏松，形成的组织比较柔软，化学和物理稳定性不及硬角蛋白角蛋白角蛋白不溶于水，在沸水中也只能微涨，比胶原更耐酸和酶的作用，但二硫键对碱敏感，所以能在碱溶液中溶解角蛋白对重铬酸有高度亲和力，毛皮染色多用重铬酸作媒染剂角蛋白a-角蛋白主要由a-螺旋构象的多肽链组成。一般是由三条右手a-螺旋肽链形成一个原纤维（向左缠绕），原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定性a-角蛋白的伸缩性很好，一根毛发可以拉伸到原来长度的两倍角蛋白头发的结构角蛋白a-角蛋白的伸缩性能很好，当a-角蛋白被过度拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时a-角蛋白转变成β-折叠结构，称为β

-角蛋白。角蛋白烫发是角蛋白在湿热条件下可以伸展转变为β构象，但在冷却干燥时又可自发地恢复原状这是因为

—角蛋白的侧链R基一般都比较大，不适于处在

—构象状态，此外

—角蛋白中的螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交联键也是当外力解除后使肽链恢复原状(

—螺旋构象)的重要力量。这就是卷发行业的生化基础角蛋白表皮由基底层到角质层的变化过程，是角蛋白形成、细胞增殖、分化、移动和脱落的过程，也是生成角蛋白和角化的过程。角质细胞颗粒层细胞棘细胞基底细胞透明层细胞角蛋白电镜下角质细胞内充满密集、粗大的角蛋白丝束及均质状物角蛋白角蛋白的溶解制备a-角蛋白中极性氨基酸含量极高（越占50%），表现出极好的亲水性。之所以不溶于水是因为其链间的大量双硫键在尽可能不引起主链水解的条件下，破坏双硫键，使角蛋白溶解，再用适当的办法分离溶解的混合物，是角蛋白制备的主要原则角蛋白角蛋白的溶解制备碱水解法样品非角蛋白2MHCL65℃过滤、水洗、干燥pH=10.5NaOH母液残渣HAC调pH至4级分I溶液乙醇级分II级分I：低硫角蛋白，可结晶级分II：高硫角蛋白，无定形角蛋白角蛋白的溶解制备氧化法氧化剂可使双硫键断裂，常用过氧乙酸做氧化剂。盐析后可得到两个组分：a-角质素和γ-角质素还原法亚硫酸盐、硫化钠、巯基乙醇可以将双硫键还原为Cys，还原生成的Cys非常活泼，很溶液再度生成双硫键。所以通常还原后接着要对巯基进行封闭角蛋白角蛋白的性质角蛋白的吸水性角蛋白侧链含有大量极性基团，可以吸收大量水，最大吸水量可达60%毛吸水后发生溶胀，直径可增加17.5%~18%，长度可增加1.2%~1.8%角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用每g干角蛋白的酸容量为0.82mmol，碱容量为0.78mmol角蛋白的双硫键对酸非常稳定。用强酸长时间处理，角蛋白会由于肽键的水解而溶解。但水解片段仍然保持双硫键结构角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用碱对双硫键有破坏作用，可使角蛋白发生强烈水解碱催化双硫键水解的反应属于β-消除反应角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用脱氢丙氨酰可以发生新的交联反应碱法水解a—角蛋白，得到的产物非常复杂角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用在氢氧化钙溶液中，双硫键断裂后，生成的脱氢丙氨酰和Cys进一步反应生成有钙参加的新的交联，这种交联很牢固，不易被碱和硫化物破坏，这就是浸灰不当而发生“护毛”的原因角蛋白角蛋白的性质酸碱与角蛋白的作用角蛋白在碱溶液中的溶解速率随碱的浓度、作用时间长短、温度高低而变化在制革的脱毛操作中要十分注意这三个因素NaOH浓度（M）温度（℃）时间（h）破坏程度0.1651溶解10%0.3658完全溶解0.685~901完全溶解角蛋白角蛋白的性质氧化剂与角蛋白的作用角蛋白对氧化剂敏感，氧化时首先是双硫键破坏，然后次磺酸氧化氧化的特异性和氧化剂的种类有关。过氧化氢、亚氯酸钠、高锰酸钾、过甲酸、过乙酸都可以氧化角蛋白角蛋白的氧化还受pH值和催化剂的影响次磺酸亚磺酸磺酸角蛋白角蛋白的性质氧化剂与角蛋白的作用有机过氧酸是双硫键的有效氧化剂。过甲酸、过乙酸是常用的有机过氧酸在有机过氧酸的作用下，双硫键的氧化是不可逆反应，并且由此可得到可溶性的角蛋白衍生物角蛋白中其它活泼的侧链基团也可以被氧化角蛋白角蛋白的性质还原剂与角蛋白的作用角蛋白对还原剂的反应主要发生在双硫键上，属于双硫键交换反应包括两个连续的亲核取代，中间产物为不对称双硫化合物此反应是一个可逆反应，反应平衡取决于还原剂的电极电位和溶液的pH。为了达到完全反应，过剩的还原剂是必要的常用的还原剂有巯基乙醇、硫化钠、邻甲苯硫酚、巯基乙酸等这是制革中Na2S脱毛的原理角蛋白角蛋白的性质酶对角蛋白的作用角蛋白对酶有极强的抵抗能力，一般的蛋白酶均不能水解角蛋白当双硫键破坏后，角蛋白变性，蛋白酶可与之发生反应毛制品被虫蛀是因为皮蠹虫可以分泌双硫键还原酶黑皮蠹角蛋白角蛋白的性质酶对角蛋白的作用角蛋白角蛋白的性质酶对角蛋白的作用角蛋白酶是微生物产生的一类具有角蛋白水解活性的酶，许多皮肤真菌可分泌角蛋白酶，如须癣毛癣菌、红色毛癣菌、鸡禽毛癣菌、石膏样小孢子菌、犬小孢子菌、新霉素链霉菌、密旋链霉菌、短帚霉、黄曲霉、白色念珠菌、热带念珠菌、近平滑念珠菌和克柔念珠菌等。一些细菌也可产生角蛋白酶，如栖息微球菌、表皮葡萄球菌和地衣芽孢杆菌等。角蛋白酶反应的水解产物因角蛋白酶的不同而不同，须癣毛癣菌角蛋白酶I的水解产物是氨基酸，颗粒发癣菌角蛋白酶则是短肽。

角蛋白角蛋白的性质角蛋白的交联反应通过在还原角蛋白的半胱氨酰之间引入新的化学交联，可以改变角蛋白的性质，提高耐碱能力，改善湿热稳定性和增加抗虫能力常用的交联剂有甲醛、二卤代烷等弹性蛋白弹性蛋白在动物皮中含量约为1.0%弹性蛋白是弹性纤维的主要成分。由二类短肽交替排列构成。一种是疏水短肽，赋予分子以弹性另一种为富Ala及Lys残基的α螺旋，负责在相邻分子间交联，形成网状结构弹性蛋白原是弹性蛋白的单体，含800多个AA残基。非极性AA高到90%，这是弹性蛋白的AA组成特征之一强烈的疏水性富含Pro和Gly（无糖基化，Hyp含量极低，不含Hyl）弹性蛋白外面包着一层由微原纤维（糖蛋白）构成的壳。弹性蛋白弹性蛋白含有较多的Lys，通过Lys形成的共价交联把肽链连接起来。由3个经氧化脱氨的Lys和1个未脱氨的Lys形成锁链素或异锁链素通过锁链素或异锁链素可以连接二、三、四条弹性蛋白原肽链，形成一个多肽链网弹性蛋白每一个弹性蛋白分子随意的蜷曲当受力伸展时弹性蛋白分子就变得有规律了一旦出去外力，又可恢复原来构象网硬蛋白网硬蛋白是构成网状纤维的蛋白质，在生皮中，网状纤维含量较少，集中分布于真皮层的上层银浸染呈深褐色，故又名嗜银纤维。纤维细，分支多，交织成网细的原纤维表面覆盖蛋白多糖和糖蛋白网硬蛋白网硬纤维的X衍射图谱及电镜图像均与胶原纤维相似网硬蛋白不溶于沸水，不易溶于热酸而溶于热碱，这种性质与III型胶原中双硫键交联结构的存在表现出一致性网硬蛋白可以被胶原酶和胃蛋白酶水解目前一般认为网硬蛋白就是III型胶原糖蛋白与蛋白聚糖糖蛋白与蛋白聚糖糖蛋白：糖与蛋白之间以蛋白为主，其一定部位以共价键与若干糖分子链相连所构成的分子称为糖蛋白；其总体性质更接近蛋白质。糖蛋白的含糖量变化很大，低至2%高至60%膜糖蛋白血型糖蛋白糖蛋白与蛋白聚糖蛋白聚糖：蛋白聚糖是由蛋白质和糖胺多糖通过共价键相连的化合物，结构极为复杂。与糖蛋白的区别是核心蛋白上的糖为胺多糖链生皮中的其他蛋白生皮组织的基质中还含有一些其他蛋白，包括白蛋白、球蛋白、层粘连蛋白、纤维粘连蛋白等生皮的基质为均一性无定性的胶状物，在皮组织中起着润滑纤维的作用鲜皮干燥后，它们就会将纤维粘结起来，使纤维失去柔软性而变脆在制革中，要力求完全去掉这些蛋白生皮中的其他蛋白白蛋白白蛋白是基质中含量最丰富的蛋白质白蛋白相对分子量较低（MW=66KD），呈球形，溶解度大。在生理pH下，白蛋白带负电荷40%的乙醇、2.6~3mol/L的(NH4)2SO4或加热均引起白蛋白的沉淀生皮中的其他蛋白白蛋白白蛋白是唯一清水中可以溶解的蛋白质白蛋白可溶于酸、碱、盐溶液白蛋白肽链带有一个活性巯基，表现出很高的亲和性白蛋白可以和脂肪酸结合，达到运输脂肪酸的目的生皮中的其他蛋白纤粘连蛋白(Fibronectin)纤维粘连蛋白属非胶原糖蛋白的一种,称为冷不溶球蛋白,广泛存在于动物界

FN是高相对分子质量的粘附性的糖蛋白,含糖约5%纤维粘连蛋白作为一种中介蛋白，能将细胞连接到胶原、肝素等细胞外基质上

生皮中的其他蛋白层粘连蛋白(Laminin)层粘连蛋白主要存在于基膜结构中，是基膜所特有的非胶原糖蛋白

相对分子质量为820kDa,含13-15%的糖，有三个亚单位,结构上呈现不对称的十字形短臂有三个球形结构域，其中有一个结构域同Ⅳ型胶原结合，第二个结构域同肝素结合，还有同细胞表面受体结合的结构域所以LN的主要功能就是作为基膜的主要结构成分对基膜的组装起关键作用,在细胞表面形成网络结构并将细胞固定在基膜上。生皮中的其他蛋白生皮中的其他蛋白大部分球状蛋白与白蛋白表现出相似的沉淀条件，加热、乙醇、硫酸铵可使其沉淀但沉淀的具体条件，各种球状蛋白还是有差别的不同种属不同年龄，同一张皮的不同部位，球状蛋白的含量不同纤维结构比较疏松的部位，球状蛋白含量较高在制革中的浸水、浸灰和浸酸等操作中，球状蛋白被程度不同的除去球状蛋白去除越多，纤维的分散越好，更有利于化工材料的渗透生皮中的非蛋白组分除蛋白质之外，生皮中还存在一定量的非蛋白组分非蛋白组分的存在及其与蛋白质的相互作用对蛋白质的力学性质和化学及生物稳定性都具有重要意义，并对制革过程有着很大的影响糖类、脂类和水是三种主要的非蛋白组分非蛋白组分糖类酯类水和无机盐其它含氮物质生皮中的糖类糖的含