Cтраница 4
Волокнистые, фибриллярные белки, называемые коллагенами, составляют основу органической части костной ткани, тканей хрящей и сухожилий. Коллагены нерастворимы в воде, и лишь некоторые из них удается перевести в раствор. В молекуле коллагена много остатков глицина и пролина и, кроме того, имеется еще аминокислота оксипролин, не встречающаяся в других белках; зато коллаген лишен серусодержащих аминокислот цистина и цистеина, в нем почти нет и метионина. Структура молекулы коллагена плохо изучена. Предполагается, что молекула этого белка имеет замкнутую структуру. [46]
Так, при температуре не выше 20 - 25 трипсин, пепсин, фицин и проназа расщепляют внутримолекулярные связи в молекулах кислоторастворимого коллагена, но полипептидные цепи тройной спирали молекулы коллагена при этом не затрагиваются. При действии тех же протеаз на нерастворимый коллаген шкуры теленка разрушаются межмолекулярные связи, соединяющие молекулы коллагена латерально и по их концам, что приводит к растворению коллагена. При этом образуются пептиды с не типичной для коллагена последовательностью аминокислот, названные телопептидами. Телопептиды составляют 1 - 5 % от всей молекулы коллагена: они не содержат оксипролина и оксилизина; в них меньше, чем в коллагене, глицина и аланина, значительно больше тирозина, лейцина, фенилаланина, аспарагиновой и глютаминовой кислот. [47]
При этом обеспечиваются лучшая водонепроницаемость, гигиенические и механические свойства кож. Зарубежные фирмы для гидро-фобизации кож выпускают и применяют различные композиции на основе силоксанов в сочетании с органическими смолами и без них. Кроме силоксана, представляющего собой, как правило, полиалкил-гидридсилоксаны или полисилоксан различной функциональности, в состав композиции входит катализатор, способствующий отверждению силоксановой пленки на поверхности кожи. Кислота химически связывается с активными полярными группами боковых цепей молекул коллагена, создавая прочное гидрофобное покрытие. [48]
Аминокислотный состав коллагена весьма своеобразен. Этот остаток, а также оксилизил ( Олиз), содержащийся в количестве от 0 3 до 1 2 %, встречаются главным образом в коллагене. Таким образом, до 2 / 3 остатков составляют Гли, Про, Опро и Ала. Тем самым, запас информации в коллагене более беден, чем в глобулярных белках, молекулы коллагена, в сущности, не являются информационными. [49]
Основной белок кожи и соединительных тканей носит название коллаген и состоит преимущественно из глицина, пролина и ркси-пролина. Молекулы коллагена имеют форму тонких и длинных нитей ( 14x2900 А); каждая из нитей состоит из трех скрученных полипептидных цепочек. При кипячении коллагена в воде цепочки отходят одна от другой и образуется обычный пищевой желатин. Соединительные ткани и кожа состоят из фибрилл шириной 200 - 1000 А, которые, как это было показано рентгенографическим методом, состоят из молекул коллагена, расположенных параллельно большой оси. [50]
Кожа содержит сложный белок коллаген, характеризующийся высоким содержанием пролина и гидроксипролина. Различные коллагены отличаются друг от друга по составу. Выделенный из коллагена фрагмент Gly-Pro-X-Gly-Pro-X при кислотном и ферментативном гидролизе расщепляется по связи X-Gly, что позволило сделать вывод о том, что аминокислотные остатки соединены между собой по типу блок-сополимера с чередованием полярных и неполярных сегментов. Рентгено-структурный анализ показал, что каждый отдельный полипептидный участок спирализован. Молекула коллагена состоит из трех таких спиралей, сплетенных в сверхспираль и связанных между собой поперечными водородными связями. Полярные сегменты коллагеновой цепи содержат остатки аспарагиновой и глутаминовой кислот, лизина и аргинина. В коллагене присутствуют также неспиральные участки, так называемые телопептиды, находящиеся на концах основных а-спиралей и в точках их разветвления. [51]
Реакционная способность входящих в состав кожи коллагеновых волокон по отношению к красителям после дубления значительно изменяется. Дубление обычно нарушает упорядоченность структуры коллагеновых пучков и волокон вследствие отложения продуктов коагуляции, конденсации или других превращений дубящих веществ и сопутствующих им примесей. Дубление снижает способность кожи поглощать воду и, следовательно, набухать в водных растворах. Кроме того, молекулы дубителей одновременно могут реагировать с функциональными группами соседних молекулярных цепей коллагена / образуя между ними мостики, устойчивые к термическому воздействию. Однако в молекуле коллагена всегда остаются свободные, не прореагировавшие с дубящими соединениями функциональные группы ( гидрокси -, амино -, карбокси - и др.), которые могут взаимодействовать непосредственно с молекулами красителя. [52]
Как отмечалось выше ( см. разд. Несколько менее половины остатков пролина превращается в гидроксипролин, около 20 % остатков лизина - в гидроксилизин, причем к одному или нескольким остаткам последнего присоединяются углеводы. За исключением тело-пептидных участков, о 1 - и а2 - цепи состоят из регулярной последовательности, содержащей глицин в качестве каждого третьего остатка. Глицин обычно следует за гидроксипролином и предшествует пролину. Глицин, пролин и гидроксипролин вместе образуют около половины молекулы коллагена. Следующей по распростра ненности аминокислотой является аланин; гистидина и тирозина содержится очень мало. [53]
Фермент коллагеназа расщепляет коллаген на пептиды, в которых N-концевым остатком является глицин. Эта аминокислота входит во все пептиды, образующиеся при расщеплении коллагена. В наибольшем количестве встречается пептид с последовательностью Гли-Про - Оксипро. За ним следует пептид Гли-Про - Ала. Поскольку на глицин приходится более / з аминокислотного состава коллагена, приведенные выше данные о составе пептидов делают весьма вероятным предположение о том, что каждым третьим аминокислотным остатком в молекуле коллагена является глицин. [54]
Различные коллагены отличаются друг от друга по своему составу. Типичный аминокислотный состав коллагена приведен в табл. 9.2. Важной общей особенностью всех коллагенов является высокое содержание пролина и оксипролина, которые оказывают существенное влияние на их молекулярную структуру. Результаты, полученные классическим методом кислотного гидролиза в сочетании с протеолизом трипсином, химотри-псином и другими пептидазами ( особенно высокоспецифичной коллагеназой, выделенной из Clostridium histolyticum, которая расщепляет только фрагмент GlyProXGlyProX по связи X - Gly), свидетельствуют о том, что аминокислотные остатки соединяются между собой в основной цепи коллагена по типу блок-сополимера с чередованием полярных и неполярных сегментов. Своеобразие этой структуры заключается в том, что остатки глицина занимают в цепи главным образом каждое третье положение. Неполярные сегменты, составляющие около 35 % молекулы коллагена, в значительной степени ответственны за его упорядоченную структурную компоненту и обусловливают термостойкость коллагена. [55]