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胶原蛋白,细胞的粘合剂
2014/10/10
 


       这个世界,如果没有粘合剂将会非常麻烦,世界将不成为现在的世界,因为世界会变成一盘散沙。譬如水泥是粘合剂,如果没有它,大楼盖不起来;石灰是粘合剂,没有它,砖墙砌不起来。现在要谈的是一种生命的粘合剂。如果没有它,细胞会成为一盘散沙。

       这种粘合剂存在于所有的动物体内,植物没有(植物的相应的粘合剂是纤维素),它叫做胶原蛋白。

       让我们来看看它是如何重要。

       人类知道胶原蛋白是从利用开始,那就是发现胶水。这是从应用中获得的知识。胶水的最早应用,根据西方的考古发掘证据是在8000年前。在中国,估计也不会比这个时期更晚。最早的胶水是从动物,主要是将马和牛的皮和骨骼进行长时间的沸水熬煎后,发现溶液非常粘稠,可以用来胶黏东西。于是用来粘接木头、首饰、乐器、武器(弓箭)等工艺。同时发现这东西很好吃,后来发现可以用于滋补。典型的胶原蛋白食品有猪蹄、牛筋、熊掌、鱼漂、而像鸡鸭等,最好吃的是含有丰富胶原的皮。作为滋补品,中国古人独树一派,就是用胶原做补药。最著名的如阿胶、龟板胶,鹿角胶等。

       胶原蛋白的利用虽然历史悠久,但这是通过经验来的,真正被认识的历史很短,直到上世纪的80年代到90年代之间才真正逐步解开胶原蛋白的分子的秘密。

       胶原的粘合力量非常强大,我们来看马蹄的力量。当一匹赛马奔跑起来,全身的力量全落在4个马蹄的蹄筋中。我们可以看到每一个蹄筋的横断面积还不到二平方寸。这种强度超过钢材。这种力量也可以在古代的弓弦中见到。

       胶原为什么有如此大的力量?因为它具有非常特别的分子结构。见下图:

 

    原胶原蛋白的三股螺旋的分子结构

 

 

 


这是一个胶原蛋白分子的单体。叫做胶原纤维,我们看到很像一个麻花。是由三股亚分子的多肽链以一种右手螺旋形式拧在一起的。这个分子的总长度达到300纳米,即3万分之一毫米,这是一个非常大的分子,可以在电子显微镜中直接看到。分子量达到30万道尔顿。比一比同样是蛋白质的最小蛋白质分子的胰岛素的分子量只有5808道尔顿,可见一班。这样大的一个像麻绳一般的分子组合成胶原,其力量非常巨大就不足为奇了。胶原分子的奇特的分子结构不仅仅表现三股麻花状的纤维而且表现在肽链的氨基酸结构上的特殊性。就是非常高含量的甘氨酸脯氨酸。前者的分子非常小,所以可以使三螺旋的麻花拧的很紧,后者是一个特别的氨基酸,可以形成侧链,互相勾结,加强强度。

       人类的整个生命活动是完全依赖于蛋白质的相互作用的。人类一共有多少种蛋白质是一个永远也无法正确回答的问题。因为体内的蛋白质分子永远处在变动和分子修饰之中。不过大致上可以估计有100-200万种蛋白质。但是在这样多的品种之中,目前已经发现的胶原蛋白分子只有28种,然而就是这28种胶原蛋白却占有总蛋白质的30%,其中:皮肤40%,骨和软骨10%-20%,血管和各种脏器7-8%

       像所有体内的蛋白质是由基因指导,细胞制造的一样,胶原蛋白在体内是由一种叫做成纤维细胞制造的。这种细胞专门制造胶原蛋白,然后分泌到细胞外形成了细胞间质,将人体所有的细胞按照一定的规律粘合在一起,这才使得人体的所有活动的化学能量可以有序地进行。所以胶原蛋白是一种结构蛋白质。和它对应的200万种其它蛋白质全是功能蛋白,发挥出所有生命活动的神奇功能。

       所有的人体的老化,说到底是胶原蛋白变性。这好比一座房子的老旧,最后垮塌,可见保护好胶原蛋白,延迟它的老化是多么重要。关于这一点,将另文说明。

 

 

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