Колаген

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Потрійна спіраль тропоколагену.

Колаген — головний білок сполучної тканини тварин та білок, що має найбільший вміст у ссавців, до 25 % від повної маси білків організму. Слово «колаген» походить від грецького κόλλα [колла] - клей.

Історія дослідження[ред.ред. код]

Вчені десятиліттями не могли зрозуміти молекулярну будову колагену. Перший доказ того, що колаген має постійну структуру на молекулярному рівні, було представлено в середині 30-х років минулого століття. З того часу багато видатних вчених, включаючи Нобелівських лауреатів, таких як, Френсіс Крік, Лайнус Полінг, Олександр Річ, Ада Йонат , Хелен Берман, Вілеайнур Рамачандран працювали над будовою мономеру колагену.

Кілька суперечливих одна одній моделей (незважаючи на відому структуру кожного пептидного ланцюга) дали дорогу для створення потрійно-спіральної моделі, яка пояснила четвертинну структуру молекули колагену.

Властивості[ред.ред. код]

Продуктом денатурації колагену є желатин. Температура денатурації макромолекули колагену близька до температури фібрилогенезу. Ця властивість молекули колагену робить її максимально чутливою до мутаційних замін.

Структура[ред.ред. код]

Молекула колагену являє собою правозакручену спіраль з трьох α-ланцюгів. Таке утворення відоме під назвою тропоколагену[1]. Один виток спіралі α-ланцюга містить три амінокислотних залишки. Молекулярна маса колагену становить близько 300 кДа, довжина 300 нм, товщина 1,5 нм.

Для первинної структури білка характерний високий вміст гліцину, низький вміст сірковмісних амінокислот і відсутність триптофану. Колаген належить до тих небагатьох білків тваринного походження, які містять залишки нестандартних амінокислот: близько 21% від загального числа залишків припадає на 3-гідроксипролін, 4-гідроксипролін та 5 -гідроксилізин [2]. Кожен з α-ланцюгів складається з тріад амінокислот. У тріади третя амінокислота завжди гліцин, друга — пролін або лізин, перша — будь-яка інша амінокислота, крім трьох перерахованих [1].

Колаген існує в кількох формах. Основна структура всіх типів колагену є схожою. Колагенові волокна утворюються шляхом агрегації мікрофібрил, мають рожевий колір при забарвленні гематоксиліном і еозином і блакитний або зелений при різних трьоххромних забарвленнх, при імпрегнації сріблом фарбуються в буро-жовтий колір.

Фібрилярні структури[ред.ред. код]

Тропоколагени (структурні одиниці колагену) спонтанно об'єднуються, прикріпляючись один до одного зміщеними на певну відстань кінцями, утворюючи в міжклітинній речовині більші структури. У фібрилярних колагенах молекули зміщені відносно одна одної приблизно на 67нм (одиниця, що позначається літерою «D» і змінюється в залежності від стану гідратації речовини). Загалом кожен D-період містить чотири цілих і одну п'яту молекули колагену. Величина 300 нм, поділена на 67 нм (300:67) не є цілим числом і довжина молекули колагену розділена на непостійні за величиною відрізки D. Отже, в розрізі кожного повтору D-періоду мікрофібрил є частина, що складається з п'яти молекул, названа «перекриття», і частина, що складається з чотирьох молекул — «розрив». Тропоколагени до того ж скомпоновані в шестикутну або псевдошестикутну (у поперечному розрізі) конструкцію, в кожній області «перекриття» і «розриву».

Всередині тропоколлагенов є ковалентні зв'язки між ланцюгами, а також деяке непостійна кількість даних зв'язків між самими тропоколагеновими спіралями, створюючими добре організовані структури (наприклад, фібрили). Товстіші пучки фібрил формуються за допомогою білків декількох інших класів, включаючи інші типи колагенів, глікопротеїни, протеоглікани, що використовуються для формування різних типів тканин з різних комбінацій одних і тих же основних білків. Нерозчинність колагену була перешкодою до вивчення мономеру колагену, до того моменту як було виявлено, що можливо отримати тропоколаген молодої тварини, оскільки він ще не утворив сильних зв'язків з іншими субодиниця фібрили. Тим не менше, вдосконалення мікроскопів і рентгенівських апаратів полегшили дослідження, з'являлося все більше докладних зображень структури молекули колагену. Ці пізні відкриття дуже важливі для кращого розуміння того, як структура колагену впливає на зв'язки між клітинами і міжклітинною речовиною, як тканини змінюються під час росту і регенерації, як вони змінюються під час ембріонального розвитку і при патології.

Колагенові фібрили — це напівкристалічна структурна одиниця колагену. Колагенові волокна — це пучки фібрил.

Використання[ред.ред. код]

Застосовується для омолодження та догляду за шкірою обличчя, шиї і декольте, а також для догляду за шкірою інших делікатних ділянок тіла; при догляді за жирною проблемною шкірою, під час процедур після хімічних і лазерних пілінгів; в салонних програмах - як основа під маски; при не хірургічному ліфтингу обличчя, після хірургічної пластичної операції; для лікувального і тонізуючого масажу, після депіляції, після пілінгу; для зміцнення нігтів, нігтьового ложа, для розм'якшення отверділої шкіри, мозолів, для відновлення і зміцнення волосяного покриву на голові і відновлення кольору волосся ; для підтримки у відмінному стані здоров'я як БНВ (біологічно необхідна речовина), при опіках, для безрубцьового загоєння ран, при пародонтозі, як профілактичний засіб при артриті та ревматизмі.

Підвищення рівня колагену[ред.ред. код]

Салонні процедури[ред.ред. код]

Існує кілька салонних процедур, що стимулюють вироблення власного колагену.

  • Іонофорез. Колаген у вигляді маски наноситься на шкіру, обличчя накривають плівкою, а зверху прикріплюють електроди. Під впливом струму подразнюються шкірні рецептори, колаген розпадається, через протоки сальних залоз потрапляє на певну глибину і накопичується в шкірі.
  • Мезотерапія. Гель на основі колагену з допомогою ін'єкцій вводять вглиб шкіри, де він зберігається близько 9 місяців. Весь цей час клітини намагаються розчинити чужорідний матеріал, в процесі чого стимулюється вироблення власного колагену. Проте на такі ін'єкції часто виникають алергічні реакції, тож перед процедурою необхідно виконати алергопроби.
  • Рідоліз. У середній шар шкіри вводяться голчасті електроди, через які подається високочастотний струм. Він викликає пошкодження сполучної тканини і реактивний набряк. У відповідь організм починає виробляти нові колагенові волокна.[3]

Внутрішній прийом[ред.ред. код]

Колаген входить до складу багатьох вітамінних комплексів і харчових добавок. Популярності набувають і страви з колагеном. У так званих ресторанах краси колагеновий порошок змішують з м'ясними та рибними стравами, подають пампушки з колагеновим наповнювачем і салат з колагену і морських водоростей. Проте експерти до цієї ідеї ставляться скептично. Людський організм погано засвоює колаген з їжі через великий розмір його молекул. Шкоди від такої їжі немає, але і користь поки не доведена.[3]

Походження косметологічного колагену[ред.ред. код]

  • Тваринний. Його отримують з шкіри великої рогатої худоби. Найменш ефективний і навіть небезпечний. Згідно з останніми дослідженнями косметологів часто викликає алергію.
  • Рослинний. Отримують біотехнологічним шляхом, наприклад, із протеїнів пшениці. Безпечний, не викликає алергії. Дуже дорогий і застосовується в основному в косметиці класу люкс.
  • Морський. Видобувають з молюсків та шкіри риб. Його молекули найменші за структурою, близькі до наших власних. Ефективно зволожує і відновлює, але часто викликає алергію.

Наукові дослідження[ред.ред. код]

У 2005 році вченим вдалося виділити колаген зі збережених м'яких тканин тиранозавра [4] і використовувати його хімічний склад як ще один доказ спорідненості динозаврів із сучасними птахами[5].

Наукові дослідження в медицині[ред.ред. код]

Синтез колагену - складний ферментативний багатостадійний процес, який повинен бути забезпечений достатньою кількістю вітамінів і мінеральних елементів. Синтез протікає в фібробласти і ряд стадій поза фібробласта. Важливий момент у синтезі - реакції гідроксилювання, які відкривають шлях подальшим модифікаціям, необхідним для дозрівання колагену. Каталізують реакції гідроксилювання специфічні ферменти. Так, утворення 4-оксипроліну каталізує пролінгідроксілаза, в активному центрі якої знаходиться залізо. Фермент активний у тому випадку, якщо залізо знаходиться в двовалентній формі, що забезпечується аскорбіновою кислотою (вітамін С). Дефіцит аскорбінової кислоти порушує процес гідроксилювання, що впливає на подальші стадії синтезу колагену - глікозилювання, відщеплення N-і С-кінцевих пептидів та ін. У результаті синтезується аномальний колаген, пухкіший. Ці зміни лежать в основі розвитку цинги.[6]

Посилання[ред.ред. код]

  1. а б тропоколагену (Tropocollagen) в словнику dic.academic.ru
  2. XuMuK.ru - КОЛАГЕН - Хімічна енциклопедія
  3. а б - Коллаген: есть, колоть или мазать?
  4. Бі-бі-сі|Наука й техніка|Знайдено м'які тканини тиранозавра? - 25 березня 2005
  5. Елементи - новини науки: Колаген з кісток динозаврів - це вже реальність. - 20.04.07


Молекула міоглобіну Це незавершена стаття про білки.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.