胶原物理性质(I)

  

胶原物理性质(I)

 

两性电解质性质:胶原是一种两性电解质,是由于胶原每个肽链具有许多酸性或碱性的侧基以及每个肽链的两端有α-羧基和α-氨基,从而具有接受或给予质子的能力。在特定的pH范围内,胶原肽链上基团解离产生正电荷或负电荷,使胶原所带正负电荷恰好相等(净电荷为零)的pH为胶原的等电点。处于等电点的胶原具有一些特殊的理化性质,如其导电率、渗透压、黏度以及溶解度等数值均达到最低值。

 

胶原的变性:胶原具有蛋白质完整的四级结构:氨基酸组成、肽链形成的三股螺旋结构、由胶原分子形成的胶原纤维结构以及胶原纤维的空间排列。与蛋白质一样具有变性特征,即在热、光、辐射、酸、碱、盐溶液等的作用下,胶原纤维排列方向发生改变、多肽链发生异构化、三股螺旋链结构发生破坏,使胶原的二级、三级和四级结构发生改变。

 

胶原的光谱特征

圆二色谱特征:胶原具有光学活性,类似聚脯氨酸-Ⅱ型的螺旋构象,其在溶液中圆二色谱特征是在200nm附近有一个强的负吸收峰,而在210-230nm范围内有一个弱的正吸收峰。胶原的圆二色谱中正吸收峰与负吸收峰强度比值的绝对值Rpn,可用于有效判断是否存在三股螺旋结构。Rpn在0.12-0.15说明胶原具有三股螺旋构象。胶原三股螺旋解体变为无规卷曲构象时,其物理性能(如黏度、光散射和光学活性)的发生变化。在约228nm处的正吸收峰变平,约200nm处的负吸收峰被提升,表明此时胶原已经发生变性。

 

红外光谱特征:胶原的红外光谱中酰胺A在3200-3440cm-1有强吸收峰,其吸收峰位置与吸收强度与氢键缔合程度密切相关,当NH基团参与肽链间氢键的形成时,酰胺A特征吸收峰向低波数移动,当分子中的氢键被轻微破坏,酰胺 A带的特征吸收峰向高波数移动;酰胺B在2900-3100cm-1有吸收峰,与CN伸缩振动与CH2伸缩振动相关;酰胺I在1600-1700cm-1吸收峰对应C=O伸缩振动;酰胺II在1540-1560cm-1吸收峰对应异相NH的弯曲振动和CN伸缩振动;酰胺III在1200-1360cm-1吸收峰对应C-N 伸缩和 N-H弯曲;另外由于胶原蛋白的甘氨酸和特征氨基酸羟脯氨酸、脯氨酸含量高,且形成独特的(Gly-Pro-Hyp)n序列,所以在1200-1400cm-1光谱范围内,胶原蛋白具有特别的红外光谱特征,酰胺III与1450cm-1 之间的峰面积比为1时,表示胶原蛋白具有完整的三股螺旋结构。随温度升高,胶原酰胺Ⅰ的吸收峰向高波数蓝移,酰胺Ⅱ的吸收峰向低波数红移。表明在升温过程中,胶原蛋白三股肽链之间的氢键减弱,逐渐解螺旋,每条肽链因伸直其螺旋度减少,整个蛋白的无序结构增加。在升温过程中,胶原蛋白的二级结构变化先后顺序为:酰胺Ⅰ>酰胺Ⅱ>酰胺Ⅲ。

  

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