Оглавление
- 1 Коллаген
- 1.1 Структура и функции коллагена
- 1.2 Типы коллагена
- 1.3 Коллаген в биологии человека
- 1.4 Синтез коллагена
- 1.5 Применение коллагена
- 1.6 Гидроксилирование и гликозилирование
- 1.7 Модификация аппарата Гольджи
- 1.8 Образование тропоколлагена
- 1.9 Образование коллагеновых волокон
- 1.10 Аминокислотный состав и структура коллагена
- 1.11 Функции и роль коллагена
- 1.12 Методы изучения коллагена
- 1.13 Расположение коллагена в тканях
- 1.14 Структура и функции коллагена
- 1.15 Заболевания, связанные с коллагеном
- 1.16 Добыча и использование коллагена
- 1.17 Механические свойства коллагена
- 1.18 История исследований коллагена
- 1.19 Структура упаковки коллагена
- 1.20 Микрофибриллярная структура
- 1.21 Проблемы моделирования
- 1.22 Дополнительные сведения
- 1.23 Полный текст статьи:
- 2 Коллаген
Коллаген
-
Структура и функции коллагена
- Коллаген является основным структурным белком соединительной ткани.
- Состоит из тройной спирали из удлиненных фибрилл.
- Содержится в хрящах, костях, сухожилиях, связках, коже, роговице, кровеносных сосудах и других тканях.
- Витамин С важен для синтеза коллагена, витамин Е улучшает его выработку.
-
Типы коллагена
- Более 90% коллагена в организме человека приходится на коллаген I типа.
- Существует 28 типов коллагена, разделенных на группы по структуре.
- Типы коллагена включают фибриллярный, FACIT, короткую цепь, базальную мембрану, мультиплексин, MACIT, образование микрофибрилл и закрепляющие фибриллы.
-
Коллаген в биологии человека
- Сердечный коллаген поддерживает сердечную деятельность и предотвращает фибрилляцию предсердий.
- Коллаген используется в костной пластике и регенерации тканей.
- Коллагеновые каркасы применяются в реконструктивной хирургии и заживлении ран.
-
Синтез коллагена
- Коллаген состоит из тройной спирали, состоящей из двух идентичных цепей и дополнительной цепи.
- Синтез начинается с сборки трехмерной многожильной структуры из глицина и пролина.
- Проколлаген модифицируется путем добавления гидроксильных групп к пролину и лизину.
- Витамин С необходим для синтеза коллагена.
-
Применение коллагена
- Коллаген используется в пищевой промышленности как желатин.
- Коллаген применяется в медицине для заживления ран и ожогов.
- Коллаген используется в лабораторных исследованиях и биотехнологиях.
-
Гидроксилирование и гликозилирование
- Гидроксилирование лизинов и пролинов происходит с образованием гидроксипролина и гидроксилизина.
- Гликозилирование добавляет мономеры глюкозы или галактозы к гидроксильным группам лизинов.
- Проколлаген образуется из гидроксилированных и гликозилированных пропептидов.
-
Модификация аппарата Гольджи
- В аппарате Гольджи проколлаген проходит последнюю посттрансляционную модификацию.
- Добавляются олигосахариды, и проколлаген упаковывается в секреторный пузырек.
-
Образование тропоколлагена
- Вне клетки коллагеновые пептидазы удаляют “свободные концы” проколлагена.
- Тропоколлаген образуется из проколлагена, удаляя “свободные концы”.
-
Образование коллагеновых волокон
- Лизилоксидаза образует ковалентные связи между молекулами тропоколлагена.
- Коллагеновые волокна образуются из тропоколлагена.
-
Аминокислотный состав и структура коллагена
- Коллаген содержит глицин, пролин, гидроксипролин и гидроксилизин.
- Коллаген имеет длину около 300 нм и диаметр 1,5 нм.
- Коллаген состоит из трех полипептидных цепей, скрученных в правостороннюю тройную спираль.
-
Функции и роль коллагена
- Коллаген является структурным белком, определяющим клеточный фенотип и адгезию клеток.
- Коллаген участвует в регуляции тканей и инфраструктуры.
- Коллаген самоорганизуется в фибриллы и фибриллярные пучки.
-
Методы изучения коллагена
- Достижения в микроскопии и дифракции позволили получить детальные изображения структуры коллагена.
- Наноиндентирование показало гетерогенность коллагеновых фибрилл.
-
Расположение коллагена в тканях
- Коллагеновые фибриллы расположены в различных комбинациях и концентрациях в тканях.
- В костной ткани тройные спирали коллагена расположены параллельно.
-
Структура и функции коллагена
- Коллаген состоит из тропоколлагеновых субъединиц, образующих длинные, твердые кристаллы гидроксилапатита.
- Коллаген первого типа придает прочность на растяжение костям.
-
Заболевания, связанные с коллагеном
- Генетические дефекты и дефицит питательных веществ могут вызывать заболевания, связанные с коллагеном.
- Примеры: несовершенный остеогенез, хондродисплазия, синдром Элерса-Данлоса, синдром Альпорта, синдром Кноблоха.
-
Добыча и использование коллагена
- Коллаген можно получить из кожи животных, что приводит к вырубке лесов.
- Коллаген используется в пищевой, медицинской и косметической промышленности.
-
Механические свойства коллагена
- Коллаген имеет иерархическую структуру с различными механическими свойствами на разных уровнях.
- Коллагеновые волокна и фибриллы различаются по прочности и пластичности.
-
История исследований коллагена
- Первые доказательства регулярной структуры коллагена были представлены в середине 1930-х годов.
- Модель “Мадрас” с тройной спиралью была предложена в 1955 году и подтверждена в конце 20-го века.
-
Структура упаковки коллагена
- Гексагональная структура
- Противоречивые модели: “листовидная” или микрофибриллярная
-
Микрофибриллярная структура
- Исследована в сухожилиях, роговице и хрящах
- Электронная микроскопия в конце 20-го и начале 21-го века
- Микрофибриллярная структура сухожилия хвоста крысы смоделирована
-
Проблемы моделирования
- Чрезмерное упрощение топологического расположения молекул
- Невозможность предсказать правильную конформацию микрофибриллы
-
Дополнительные сведения
- Пептид, гибридизующий коллаген
- Расстройство спектра гипермобильности
- Ингибитор металлопротеаз
- Остеоид – коллагенсодержащий компонент костной ткани
- Потеря коллагена