为什么胶原蛋白是人体的“生命支架”

在我们的日常食物中，如猪肉、鸡肉、鱼肉、果冻中，都含有丰富的胶原蛋白。它是一种白色、不透明、无支链的纤维性蛋白质，是一种高分子物质，在动物细胞中的主要作用是组成结缔组织。例如，猪皮主要是由胶原纤维构成，而胶原蛋白则是形成胶原纤维的基本单位。与普通蛋白质由2条肽链形成双螺旋结构不同，胶原蛋白由3条肽链结合，形成三螺旋结构，因此具有微弹性和很高的抗张强度，还具有高耐磨性、绝热性、吸音性和柔韧性等性质。

事实上，胶原蛋白在人体内也大量存在，而且几乎遍布全身，种类多达20多种，其重要功能之一便是作为人体的“建筑材料”，为新生的细胞外基质形成特殊支架结构，细胞黏附在这样的支架上，能继续分泌胶原蛋白加固支架。例如人体主动脉血管的细胞外基质，就是由多种胶原蛋白组成的。

胶原蛋白是一种高分子物质，分子式为C4H6N2O3R2（C7H9N2O2R）n，但其实它是非常微小的。如果把猪皮放到透射电子显微镜之下，就能看到细长如丝的胶原蛋白分子。它的外观很像建筑上常用的“螺纹钢”，直径为150～180纳米；在透射电子显微镜下还可以清晰地看到它的螺纹，两个螺纹之间的距离大约为61纳米。这到底有多大呢？人的头发直径约为7万纳米，把胶原蛋白和头发丝相比，大约400根胶原蛋白捆在一起，才相当于一根头发的粗细，可见它是多么超微型了！人体主动脉血管的细胞外基质则是由大约20根胶原蛋白分子“微型螺纹钢”拧在一起构成的。

胶原蛋白的分子模型（三螺旋结构）

肉类中的胶原蛋白构成了肉质的“骨架”，外观看上去似乎质地坚硬，但实际上却相反，它很柔软，而且味道鲜美，营养丰富，容易消化吸收。下图中的“螺纹钢”，是从猪皮中提取的胶原蛋白，滴加在透射电子显微镜专用的铜网上，经过磷钨酸负染色处理，干燥后在透射电子显微镜下观察拍摄的。

透射电子显微镜下拍摄的经处理后的猪皮中提取的胶原蛋白照片。胶原蛋白不仅外形酷似建筑上常用的“螺纹钢”，在人体中的作用也相似

这种螺纹钢式的胶原蛋白支架，不仅可以牢固地拴住细胞，还能保护细胞免受挤压。尤其重要的是，很多作用于细胞的激素分子、细胞间的信号分子、营养物质、无机离子等都必须首先附着在这些胶原蛋白上，等待细胞核内的“通知”，然后才能有序地与细胞膜结合，向细胞内部传递信息；有些激素分子则干脆从胶原蛋白支架上下来，直接穿过细胞膜，进入细胞核内传递信号。

透射电子显微镜下拍摄的胶原蛋白纤维照片

胶原蛋白的另一个重要功能是形成骨骼。当磷酸根离子结合在胶原蛋白上之后，钙离子便很容易与磷酸根离子反应，形成羟基磷灰石[Ca10（PO4）6（OH）2]纳米微晶体，恰好镶嵌于胶原蛋白的螺纹凹槽内，呈致密、有规律的排布，形成既坚硬又有弹性的骨头。想象一下，如果没有胶原蛋白，人类以及许多动物大概都会成为没有骨头的“软体虫”了！

当然，胶原蛋白在不同细胞中分布的种类、数量和比例等都不同。例如在骨骼中的含量较多，在脂肪组织中则较少。（翟万银）