胶原化学性质(III)

  

胶原化学性质(III)

胶原的复杂反应

 

交联反应:是指胶原分子内部和分子间通过共价键结合实现提高胶原纤维的张力和稳定性。胶原的交联涉及赖氨酸、羟赖氨酸、组氨酸等残基。(1)自然交联:指原胶原共价交联,交联的方式除了醛醇缩合还有吡啶鎓交联;(2)物理交联:该法能够使胶原之间和内部发生化学键的变化,虽提供的交联度低,但可避免外源性物质进入胶原内,若与其他方法联合应用,则能促进交联及改善胶原的性能。目前常用的方法包括紫外线照射和重度脱水。(3)化学交联:是指应用各种化学试剂交联胶原,以提高其交联度﹑机械性能及生物相容性。这些化学试剂的分子两端活性基团可与蛋白质侧链上的氨基、疏基、羟基等发生共价结合,在相隔较近的两个氨基酸残基间搭桥,形成多肽链内、链间或者蛋白质分子间的交联,而不引起蛋白质构象的重大改变。常用的化学试剂有戊二醛、二异氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯基磷、京尼平、无机金属离子以及一些复合交联剂等。

 

水解与热降解:胶原是蛋白质的一种,其水解包括酸水解、碱水解﹑酶解等,受到热或光的作用也会发生降解。水解和降解都涉及化学键的断裂或形成过程。(1)水解包括化学法和酶法。化学法是用酸、碱等化学试剂在一定温度下促使蛋白质分子的肽链断裂形成小分子物质。在酸、碱等水解促进剂的作用下, 胶原或明胶的肽链会进一步断开,变成低相对分子质量的多肽或氨基酸。胶原肽链中的端基和侧链可以和酸或碱结合,使胶原部分次级键被打开,同时可能破坏一些交联键,随着酸碱浓度的增大,反应时间的延长和温度的升高,胶原由大分子的多肽变成小分子的多肽,最终变成氨基酸。胶原的酶法可以通过体内和体外酶解。只有胶原酶能使胶原酶解,水解明胶和胶原蛋白的主要有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和胶原酶。胶原酶是一种可在体内特异水解胶原的酶,它作用于胶原分子,使其在离氨基端3/4处断裂成为两部分。原胶原分子一旦断裂,在32℃以上即可自动变性,易于被其他蛋白酶进一步水解。(2)热降解:胶原在受到热的作用时,首先会发生热变性,胶原三股螺旋结构被破坏,内部的氢键和疏水键断裂;温度继续升高,胶原会发生热降解,胶原的肽链发生断裂,氨基酸残基被破坏。

 

参考资料:

[1] 蒋挺大.胶原与胶原蛋自.第1版.北京:化学二业出版社,2006.

[2] 李国英,刘文涛.胶原化学.北京:轻工业出版社,2013.

[3] 汤克勇.胶原物理与化学.北京:科学出版社,2012.

  

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