胶原蛋白的结构与功能
1、胶原蛋白是人体中最丰富的蛋白质
  人体中大约四分之一的蛋白质是胶原蛋白。胶原蛋白是一种主要的结构蛋白,形成分子电缆,它加强肌腱和支持皮肤和内脏器官的巨大的,有弹性的薄膜。骨头和牙齿是由矿物晶粒加入胶原蛋白形成的。胶原蛋白提供人体的结构,保护和支持软组织,而且用之连接它们的骨骼。但是,尽管它在人体中有重要作用,胶原蛋白仍是一种相对简单的蛋白质。
  人体制造许多不同种类的胶原蛋白,他们形成长绳和坚韧的薄膜,形成成熟动物体中的结构支持,所有伸展的三维螺旋都连接有不同的末端。最简单的仅仅包含一个长的三维螺旋,有一个惰性末端。胶原蛋白“I型”分子被紧密连接,就像绳中的纤维,组成了坚固的微纤维。这些微纤维几乎充满了我们细胞中的每个空间。
形成皮肤、器官表面的基层膜图示
  这个图例描绘了一个形成支持皮肤和许多器官坚韧表面的基层膜,一个独特的IV型胶原蛋白(浅蓝色)形成这个薄膜的结构基础。IV型胶原蛋白的一端有个球状的头部,另一端有一个附加的尾部。两个IV型胶原蛋白的球状头部紧密连接,而四个胶原蛋白分子通过其尾部的结合连接起来,形成一个X状的复合体。通过这两种相互作用方式,IV型胶原蛋白伸展形成网络结构,这里以浅蓝色显示。其他两种分子,铰链结构(蓝色-绿色)和长的蛇状的蛋白聚糖(绿色)填充其中,形成紧密连接的薄膜。
2、胶原蛋白三维螺旋结构
  胶原蛋白含有三条链,缠绕形成紧密的三维螺旋。显示的是整个分子的一个小片段(每条胶原蛋白链有超过1400个氨基酸组成,但在图中只显示了20个氨基酸)。
  这种稳定的三螺旋结构式通过三个氨基酸的重复序列形成的——每隔两个氨基酸是一个甘氨酸(图22、23)。甘氨酸是一种小型的氨基酸,能够很好的组装在螺旋的内部。链中剩余位置则被其它氨基酸:如脯氨酸和被修饰的脯氨酸——羟脯氨酸填充。
胶原蛋白三维螺旋结构
一个典型的三维螺旋结构
  图示一种特殊氨基酸序列如何构成胶原蛋白稳定三维螺旋结构。这条氨基酸序列的排列反式是,每隔两个氨基酸(脯氨酸(Proline)或羟脯氨酸(Hydroxyproline))就有一个甘氨酸(Glycine),甘氨酸形成微小的弯曲添满螺旋的内部(黄色箭头所示),脯氨酸和羟脯氨酸链在螺旋周围形成光滑的弯曲(黄色箭头所示),由此形成紧密稳定的三维螺旋结构。但是,如果在这种结构中,科学家用一个丙氨酸(Alanine)取代甘氨酸的位置,结果表示它将排挤周围的链(红色箭头所示)。
一段人类胶原蛋白三螺旋的三维结构
  结构上半部的氨基酸序列是甘氨酸和脯氨酸的理想结合,所以三螺旋结构的上半部分非常统一。而在结构的下半部,由于在甘氨酸中间插入许多不同的氨基酸,所以,三螺旋缺乏规律性。
  3、维生素C与胶原蛋白的关系
  羟脯氨酸,对胶原蛋白的稳定性发挥着关键作用,它是在胶原蛋白链形成后经修饰的脯氨酸构建的。反应要求在有氧条件下维生素C的协助。不幸的是,我们人体不能制造维生素C,如果我们不能从食物中摄取足够的维C,结果将十分严重。维C缺乏将减慢了羟脯氨酸的产生,停止新的胶原蛋白的形成,最终导致坏血病。坏血病的症状,如牙齿松动和易受损伤,就是因为缺乏胶原蛋白去修复由每天活动所造成的磨损。