Đang tải... (xem toàn văn)
Tinh chế collagen từ da cá basa bằng phương pháp ly tâm
CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ COLLAGEN 1.1 Giới thiệu sơ lược Collagen Collagen loại protein cấu trúc yếu, chiếm khoảng 30% tổng lượng protein thể động vật có xương sống Collagen có nhiều gân, da, xương, hệ thống mạch máu động vật có mặt lớp màng liên kết bao quanh Khoảng 10% protein động vật có vú collagen; protein ngoại bào (hơn 90% gân, xương khoảng 50% da) có chứa collagen [1] Nó có tác dụng giống chất keo liên kết tế bào lại với để hình thành mơ quan tảng thể Collagen cung cấp cho mô liên kết đặc tính trội nhờ vào diện rộng khắp xếp mang tính cấu trúc Nó phân bố khắp nơi thể, từ chỗ gân nối bắp chân với gót chân giác mạc [1] Trong gân dây chằng, collagen có tác dụng truyền lực từ sang xương tích trữ lượng đàn hồi Sự di chuyển nhịp nhàng, uyển chuyển thực thiếu tính chất Collagen cịn chất hữu có xương men giúp chúng chống lại rạn nứt Nó thành phần da, mạch máu, Collagen khơng có chức học, chẳng hạn giác mạc, trật tự cấu trúc sợi collagen tạo nên suốt [2] Collagen xem vật liệu mang tính xây dựng Sự linh hoạt nhờ vào cấu trúc cấp bậc phức tạp, tạo nên đa dạng tính chất nhằm phục vụ chức định 1.2 Cấu trúc collagen 1.2.1 Cấu trúc phân tử collagen [1] Phân tử collagen (hay gọi tropocollagen) protein hình trụ, dài khoảng 300 nm, đường kính khoảng 1,5 nm Luận văn tốt nghiệp Trang 1.5 nm 300 nm Hình 1.1 Cấu trúc phân tử collagen (triple helix) Nó bao gồm chuỗi polypeptide (gọi chuỗi ) cuộn lại với Mỗi chuỗi cuộn thành đường xoắn ốc theo hướng từ phải sang trái với gốc vòng xoắn Ba chuỗi xoắn lại với theo hướng từ trái sang phải tạo thành đường ba xoắn ốc (triple helix) Hình 1.2 Sự hình thành chuỗi xoắn ốc nội phân tử chuỗi polypeptide Luận văn tốt nghiệp Trang Mỗi chuỗi polypeptide có khối lượng phân tử khoảng 100 kDa, tạo nên tổng khối lượng phân tử collagen khoảng 300 kDa Chuỗi cấu tạo khoảng 1000 amino acid Các chuỗi khác (1, 2 3) thành phần amino acid Sự phân bố chuỗi 1, 2 3 phân tử collagen khác tùy thuộc vào khác gene Collagen khơng có chứa tryptophan, giàu thành phần glycine, proline hydroxyproline, số protein có chứa hydroxylysine Nó chứa khoảng 33% glycine, 12% proline 11% hydroxyproline Các amino acid xếp chuỗi xoắn ốc theo dãy với phân bố sau: Bảng 1.1 Sự phân bố amino acid chuỗi polypeptide Triplet Gly – X – X Tỉ lệ 0,44 Gly – X – I 0,2 Gly – I – X 0,27 Gly – I – I 0,09 Trong đó, I imino acid (proline hydroxyproline), X amino acid khác Glycine chiếm gần 1/3 tổng số amino acid phân bố cách đặn vị trí 1/3 xuyên suốt phân tử collagen Do glycine có nhánh phụ nhỏ nên lặp lại cho phép chuỗi polypeptide kết hợp chặt chẽ với hình thành nên đường xoắn ốc với khoảng trống nhỏ phần lõi Ngoài ra, phân tử collagen có vùng gồm khoảng 26 amino acid điểm đầu mút amino hay carboxyl chuỗi Các vùng không sáp nhập với cấu trúc xoắn ốc gọi telopeptide Luận văn tốt nghiệp Trang Hình 1.3 Cấu trúc procollagen chuyển từ procollagen sang tropocollagen 1.2.2 Cấu trúc sợi collagen [3] Phần lớn collagen mạng lưới ngoại bào tìm thấy dạng sợi, bao gồm sợi mảnh, nhỏ Thơng qua q trình tạo sợi, phân tử collagen tổ hợp với hình thành nên vi sợi (microfibril) bao gồm từ phân tử collagen với số lượng nhiều tạo thành sợi (fibril) Những sợi có đường kính từ 10 500 nm tùy thuộc vào loại mô giai đoạn phát triển Các sợi collagen thiết lập nên sợi lớn (fiber) cao bó sợi (fiber bundle) Vi sợi Phân tử Hình 1.3 Cấu trúc procollagen chuyển từ procollagen sang tropocollagen collagen Sợi Bó sợi Chuỗi polypeptide Hình 1.4 Cấu trúc sợi collagen Luận văn tốt nghiệp Trang Phân tử collagen, dài 300 nm, đường kính vịng xoắn 1,5 nm Chuỗi polypeptide Tổ hợp thành vi sợi Tổ hợp thành sợi Tổ hợp thành bó sợi Hình 1.5 Q trình tổ hợp tạo sợi phân tử collagen Luận văn tốt nghiệp Trang Các chuỗi collagen xếp song song theo chiều dọc tạo thành sợi với tính chu kỳ định Chúng xếp so le khoảng 67 nm có khoảng trống khoảng 40 nm phân tử liền kề Hình 1.6 Sự xếp phân tử collagen sợi Nhờ vào cấu trúc có thứ bậc, độ bền vốn có chuỗi xoắn ốc chuyển sang sợi collagen, cung cấp cho mô độ cứng, độ đàn hồi đặc tính học riêng biệt Có vài liên kết bên chuỗi triple helix số lượng biến thiên liên kết ngang chuỗi để hình thành nên tổ hợp có trật tự (như sợi collagen) Các bó sợi lớn tạo nên nhờ vào trợ giúp vài loại protein (bao gồm loại collagen khác nhau), glycoprotein proteolycan để hình thành loại mơ khác từ xếp luân phiên thành phần Sự khơng hịa tan Luận văn tốt nghiệp Trang collagen trở ngại cho việc nghiên cứu người ta phát tropocollagen trích ly từ động vật cịn non chưa xảy liên kết ngang hồn toàn Tuy nhiên, phát triển kỹ thuật hiển vi (Electron Microscopy (EM) Atomic Force Microscopy (AFM)) nhiễu xạ tia X cho phép nhà nghiên cứu thu hình ảnh chi tiết cấu trúc collagen Những tiến có ý nghĩa quan trọng việc hiểu cách thức mà collagen tác động lên mạng lưới tế bào; xây dựng, phát triển, phục hồi, thay đổi mô trình phát triển a b Hình 1.7 Hình ảnh bó sợi (a) sợi (b) collagen Sợi collagen tổ hợp có cấu trúc bán kết tinh phân tử collagen Các vi sợi kết hợp tạo nên sợi lớn Các sợi collagen xếp với cách thức kết hợp mức độ tập trung khác mô khác để cung cấp đặc tính khác mơ 1.3 Phân loại collagen Tính đến thời điểm tại, có 42 loại chuỗi polypeptide nhận dạng Chúng mã hóa 41 loại gene khác nhau, tạo thành 27 loại collagen Họ collagen phân loại thành phân họ khác dựa vào tổ hợp siêu phân tử [4] Luận văn tốt nghiệp Trang Sự phân bố mô loại protein khác thể tính đa dạng phạm vi đáng ý, từ loại collagen riêng biệt collagen II, X có sụn đến loại collagen dạng sợi phân bố rộng khắp collagen I V Những loại collagen khác thực chức chun dụng mơ có phương thức xếp riêng biệt siêu phân tử Một số loại cấu tạo từ tam phân (homotrimer), loại khác cấu tạo từ nhiều tam phân Loại collagen phong phú collagen dạng sợi hình thành tảng cấu trúc da, gân, xương, sụn loại mô khác Hình 1.8 Một vài dạng sinh học collagen Luận văn tốt nghiệp Trang Hiện tại, có khoảng 13 loại collagen trích chiết Chúng khác chiều dài chuỗi xoắn ốc chất kích cỡ phần khơng xoắn ốc [1] Bảng 1.2 Kết cấu chuỗi phân bố loại collagen thể người [1] Loại collagen Kết cấu chuỗi I (1(I))22(I), trimer (1(I))3 II (1(II))3 III (1(III))3 IV (1(IV))22(IV) 1(V) 2(V) 3(V) V (1(V))22(V) VI VII VIII IX X XI XII XIII (1(V))3 1(VI) 2(VI) 3(VI) (1(VII))3 Chưa biết 1(IX) 2(IX) 3(IX) (1(X))3 1(XI) 2(XI) 3(XI) (1(XII))3 Chưa biết Phân bố Da, gân, xương, giác mạc, men răng, sụn, mạch máu Mạch máu, van tim, hạ bì, ruột, nướu răng, thành tử cung Màng nhầy Giác mạc, xương, mạch máu, sụn, nướu Da, tim Da, phổi, sụn, giác mạc, Tạo từ tế bào màng Sụn Sụn Sụn, đĩa đệm cột sống, dịch thủy tinh Gân, dây chằng Da, xương Hơn 90% collagen thể collagen loại I, II, III IV Những bệnh tật liên quan đến collagen khuyết tật gene ảnh hưởng đến sinh tổng hợp, xếp trình khác sản sinh collagen cách bình thường 1.4 Ứng dụng collagen 1.4.1 Ứng dụng công nghiệp Nếu collagen bị thủy phân chuỗi polypeptide tách phần hồn tồn, hình thành nên Gelatin Gelatin ứng dụng thực phẩm, dược Luận văn tốt nghiệp Trang phẩm, mỹ phẩm công nghiệp phim ảnh Các nhà sản xuất chất bổ sung dựa collagen cho chế độ ăn kiêng khẳng định sản phẩm họ cải thiện chất lượng da, móng tay sức khỏe xương khớp Theo tiếng Hy Lạp, collagen có nghĩa “người sản xuất keo hồ”, nói đến q trình nấu da gân ngựa loài động vật khác để thu hồ Keo dán collagen người Ai Cập sử dụng cách 4000 năm người Mỹ sử dụng cách khoảng 1500 năm Hình 1.9 Keo dán collagen Nó khơng dùng để giữ dụng cụ gia đình mà cịn hữu dụng việc sản xuất loại nhạc cụ violin hay guitar; loại thường tháo để sửa chữa nên khơng thích hợp dùng chất dính lâu bền, collagen đun nóng làm mềm cách dễ dàng 1.4.2 Ứng dụng y học Collagen vật liệu có khả phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học khả cầm máu nên chế tạo thành dạng khác nhau, loại vật liệu sinh học lý tưởng cho việc sản xuất sản phẩm y học Màng collagen sử dụng cho hàng loạt ứng dụng làm chất bịt kín sinh học cải thiện tính đáp ứng sinh học mơ cấy Collagen sử dụng hệ thống phân hủy sinh học cho loại thuốc bao gồm thuốc tránh thai, kháng sinh, insulin, hormone tăng trưởng, [5]… Collagen sử dụng rộng rãi phẫu thuật thẩm mỹ, chữa lành vết thương cho bệnh nhân bị phỏng, tái tạo xương nhiều mục đích khác thuộc nha khoa, phẫu thuật, chỉnh hình Collagen cịn dùng việc xây dựng cấu trúc da nhân tạo để chữa trị cho vết bỏng nghiêm trọng Đôi chúng sử dụng kết hợp với silicone, glycosaminoglycan, nguyên bào sợi, tác Luận văn tốt nghiệp Trang 10 ... thuộc da Hiện nay, phần thừa từ cá xương, vảy da nguồn thay cung cấp collagen 1.6 Các dạng collagen nguyên liệu thu từ da cá 1.6.1 Collagen dạng bột Luận văn tốt nghiệp Trang 17 Hình 1.15 Bột collagen. .. Viospring collagen active essence Công dụng: Viospring làm từ collagen nguyên chất từ cá mang đến cho bạn da đẹp, tươi trẻ Những phân tử collagen nhỏ trích ly từ vảy cá cơng nghệ cao chiết xuất từ cỏ... tăng lượng collagen cho thể cách tiêm collagen uống loại thuốc có bổ sung collagen Tuy nhiên, cách tốt để gia tăng lượng collagen cho da lấy collagen từ nguồn thiên nhiên phần trích từ động thực
![Bảng 1.2 Kết cấu chuỗi và sự phân bố của các loại collagen trong cơ thể người [1] - Tinh chế collagen từ da cá basa bằng phương pháp ly tâm](https://media.store123doc.com/figures/002/654/bang-ket-cau-chuoi-phan-loai-collagen-the-2654491.png)
