【摘要】：膠原蛋白是維持生命體機能的重要蛋白質(zhì),它種類繁多,分布在動物體內(nèi)各個組織中,具有良好的生物相容性和降解性,因此廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。膠原蛋白具有普通蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),由氫鍵穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu),因此膠原蛋白難溶于一般溶劑。目前溶解膠原的溶劑有強酸、強堿等極性較強的物質(zhì),這些溶劑既不利于人類的健康,同時也會危害環(huán)境。因此,尋找一種經(jīng)濟環(huán)保的溶劑來溶解膠原,將會使膠原的應(yīng)用更貼近于人類的生產(chǎn)生活。目前可以用來溶解膠原的物質(zhì)大致分為酸、堿、鹽三類,它們都是通過破壞膠原內(nèi)部氫鍵使其溶解。眾所周知,尿素是一種經(jīng)濟有效的氫鍵破壞劑。用尿素來溶解膠原已有研究,但其作用機理尚不明確,有人認(rèn)為是尿素分子中具有孤對電子的羰基與膠原分子中的氨基形成了強的氫鍵作用,從而達到溶解膠原的目的。N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)是近些年開發(fā)應(yīng)用的環(huán)保型溶劑,在溶解纖維素等高分子方面有很好的效果。它是通過破壞纖維素分子間以及分子內(nèi)的氫鍵使其溶解,溶解過程是單純的物理過程,被認(rèn)為是一種理想的高分子溶劑,因此NMMO作為一種有效的綠色溶劑在紡織行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。NMMO溶解纖維素的方法也可應(yīng)用于殼聚糖、絲素蛋白等高分子物質(zhì)的溶解研究中。因此,我們用NMMO溶解膠原并進一步探究它們之間的相互作用。本論文主要包括以下三個方面:首先,用醋酸、胃蛋白酶結(jié)合法從豬皮中提取膠原蛋白,并通過圓二色譜、SDS-PAGE凝膠電泳等方法驗證其結(jié)構(gòu)為Ⅰ型膠原蛋白。然后研究Ⅰ型膠原蛋白在不同濃度尿素溶液中的溶解性,并與相同濃度膠原/水體系做對比,證明了尿素對膠原的解旋作用。另外,發(fā)現(xiàn)了Ⅰ型膠原蛋白在特定濃度(10 wt%)的尿素溶液中可形成凝膠,且凝膠的厚度隨膠原濃度的增大而增大。第二,通過查閱文獻可知,N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)分子中的N-O鍵具有強極性,能與纖維素分子之間形成氫鍵從而打開纖維素分子內(nèi)部原有的氫鍵使其溶解。NMMO生化毒性為良性,無污染,可回收,對環(huán)境友好。因此,我們將NMMO應(yīng)用于Ⅰ型膠原蛋白的溶解中,研究不同濃度的膠原在NMMO中的溶解性,結(jié)果表明膠原在NMMO中的溶解性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于在水中的溶解性。第三,研究Ⅰ型膠原蛋白/NMMO極稀溶液體系,通過圓二色譜、SDS-PAGE凝膠電泳等方法考察膠原蛋白在NMMO溶液中的結(jié)構(gòu)變化,通過其紫外-可見光譜圖中特征峰的變化來研究NMMO與Ⅰ型膠原蛋白之間的相互作用。結(jié)果表明NMMO對Ⅰ型膠原蛋白有解旋作用。
【圖文】：

[α1(Ⅻ)]3[α1(ⅩⅢ)]3[α1(ⅩⅣ)]3[α1(ⅩⅤ)]3[α1(ⅩⅥ)]3[α1(ⅩⅦ)]3[α1(ⅩⅧ)]3皮和骨組織之間肌肉、軟骨等軟骨與皮之間肺部、子宮等皮膚、骨組織皮、mRNA皮、mRNA、心臟、肝臟等基本結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)相似，具有完整的四級空間結(jié)構(gòu)[7]。膠原的一一級結(jié)構(gòu)一樣，是由數(shù)目、種類、排列順序不同的氨基酸組成構(gòu)的差異直接決定了膠原蛋白的高級空間結(jié)構(gòu)，進而導(dǎo)致了不間物理化學(xué)性質(zhì)的差異。Ⅰ型膠原是動物體內(nèi)最常見的膠原蛋由 3 條不同的 α 多肽鏈組成，每條肽鏈大約有 1014 個氨基酸，排列順序重復(fù) Gly-X-Y 排列[8, 9]。其中 Gly 表示甘氨酸，X、Y 表任何一種氨基酸。一般情況下 X 為脯氨酸，Y 為羥脯氨酸。圖結(jié)構(gòu)中最常見的氨基酸化學(xué)結(jié)構(gòu)式。

齊魯工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文疊。膠原蛋白的二級結(jié)構(gòu)是由于脯氨酸與羥脯氨酸之間通過靜電作用形成的 α 螺旋結(jié)構(gòu)。這種靜電排斥作用使得氨基酸殘基均暴露在 α 螺旋外部，這就 α 鏈內(nèi)部、α 鏈之間均可形成氫鍵作用，從而為保持膠原的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)打下了基礎(chǔ) 條左手螺旋的 α 鏈相互纏繞緊密結(jié)合就形成膠原的三級結(jié)構(gòu)—右手螺旋結(jié)構(gòu)。 1955 年，Ramachandra 和 Kartha 首次提出了三螺旋模型[10]，并闡述了三螺構(gòu)的穩(wěn)定性由膠原分子間以及分子內(nèi)的氫鍵作用決定的[11, 12]。這種穩(wěn)定三股的結(jié)構(gòu)也被稱為原膠原，原膠原分子的 3 條肽鏈以左手大螺旋的形式形成細(xì)棒狀結(jié)構(gòu)，分子直徑為 1.5 nm，長 300 nm 左右[13]，如圖 1.2 所示。原膠原平列，通過共價鍵等作用不斷聚集，最終成膠原纖維，形成膠原的四級結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O629.73

【參考文獻】

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本文編號：2692938