【摘要】：膠原蛋白是維持生命體機(jī)能的重要蛋白質(zhì),它種類繁多,分布在動(dòng)物體內(nèi)各個(gè)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(gè)領(lǐng)域。膠原蛋白具有普通蛋白質(zhì)的四級(jí)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿等極性較強(qiáng)的物質(zhì),這些溶劑既不利于人類的健康,同時(shí)也會(huì)危害環(huán)境。因此,尋找一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的溶劑來(lái)溶解膠原,將會(huì)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(lái)溶解膠原的物質(zhì)大致分為酸、堿、鹽三類,它們都是通過(guò)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(jì)有效的氫鍵破壞劑。用尿素來(lái)溶解膠原已有研究,但其作用機(jī)理尚不明確,有人認(rèn)為是尿素分子中具有孤對(duì)電子的羰基與膠原分子中的氨基形成了強(qiáng)的氫鍵作用,從而達(dá)到溶解膠原的目的。N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)是近些年開(kāi)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(guò)破壞纖維素分子間以及分子內(nèi)的氫鍵使其溶解,溶解過(guò)程是單純的物理過(guò)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(jìn)一步探究它們之間的相互作用。本論文主要包括以下三個(gè)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(guò)圓二色譜、SDS-PAGE凝膠電泳等方法驗(yàn)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(duì)比,證明了尿素對(duì)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(guò)查閱文獻(xiàn)可知,N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)分子中的N-O鍵具有強(qiáng)極性,能與纖維素分子之間形成氫鍵從而打開(kāi)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(wú)污染,可回收,對(duì)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(guò)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(guò)其紫外-可見(jiàn)光譜圖中特征峰的變化來(lái)研究NMMO與Ⅰ型膠原蛋白之間的相互作用。結(jié)果表明NMMO對(duì)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(jí)空間結(jié)構(gòu)[7]。膠原的一一級(jí)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(jí)空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致了不間物理化學(xué)性質(zhì)的差異。Ⅰ型膠原是動(dòng)物體內(nèi)最常見(jiàn)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(gè)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(jiàn)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(jí)結(jié)構(gòu)是由于脯氨酸與羥脯氨酸之間通過(guò)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(jí)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(zhǎng) 300 nm 左右[13]，如圖 1.2 所示。原膠原平列，通過(guò)共價(jià)鍵等作用不斷聚集，最終成膠原纖維，形成膠原的四級(jí)結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O629.73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2692938