細胞的支架:膠原蛋白 | 水果好營養
2011年9月23日—因為組成膠原蛋白的胺基酸中,有兩種含量較多、經過特別修飾的胺基酸,分別是羥脯胺酸(hydroxyproline)和羥離胺酸(hydroxylysine),其中羥離胺酸還有 ...
膠原蛋白(collagen)是脊椎動物體內含量最豐富的蛋白質,在人體內約佔蛋白質的1/3。它主要存在於結締組織(connective tissue,註1)中的細胞外間質(extracellular matrix, ECM)。細胞外間質環繞在細胞外圍,由醣蛋白、蛋白纖維等蛋白質構成,是細胞與細胞之間的支架,類似鋼筋混凝土,而膠原蛋白是屬於纖維性的蛋白,作用如同鋼筋混凝土中的鋼筋。
細胞外間質示意圖。細胞外間質由醣蛋白(如圖中的纖維粘連蛋白、整合素)、蛋白纖維等蛋白質構成,是細胞與細胞之間的支架。(電腦繪圖:姚裕評)
皮膚、軟骨、角膜、血管壁、內臟器官等均含有膠原蛋白,皮膚與血管壁有彈性、骨骼的生長、肌腱有力,膠原蛋白在其中提供了支撐細胞的機械強度。當身體缺少膠原蛋白,就可能引起皮膚皺紋、肌肉鬆垮、血管易破裂、骨骼生長不全等問題。
膠原蛋白的分子結構呈三股螺旋,由三條多胜肽(polypeptide,註2)相互纏繞構成。形成膠原蛋白纖維的過程為,由纖維母細胞或其他組織的母細胞先製造出單條的多胜肽,之後三條胜肽鏈會相互纏繞成三股螺旋的膠原蛋白分子,膠原蛋白分子透過分子間的交聯(cross-linking,即兩聚合物的分子鏈相連接)聚合形成纖維狀的膠原蛋白微纖維,膠原蛋白微纖維彼此間再進一步聚合成為膠原蛋白細纖維,最後聚合成膠原蛋白纖維。此為膠原蛋白在不同等級的生物結構,由共價鍵、氫鍵等作用力,在不同階段發揮聚合作用,其中,氫鍵為三條胜肽鏈形成螺旋的主要作用力。不同種類的蛋白質有不同的聚合過程,以形成特定的三維空間結構,而膠原蛋白的特殊結構可提供組織一定的機械強度,也能使細胞附著生長於其間。
膠原蛋白纖維組成結構示意圖。膠原蛋白的特徵是由三條分子量各由1000多個胺基酸組成的多胜肽,相互纏繞成三股螺旋結構的膠原蛋白分子(直徑約1.5 nm),多個平行的膠原蛋白分子前後左右交聯,進一步聚合成不同等級的膠原蛋白結構,最後形成膠原蛋白纖維。(電腦繪圖:姚裕評)
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