第六章 角蛋白

角蛋白功能功能角蛋白具有很强的抗牵张性能，在动物体内起保护作用。

角蛋白的应用1、饲料和食品工业羽毛角蛋白可作为优质饲料蛋白。

利用角蛋白还可以生产氨基酸微量元素鳌合剂，可与畜禽生长所必需的微量金属离子反应生成具有环状结构的配位化合物，提高微量元素的利用率[4]。

羽毛角蛋白中还含有丰富的谷氨酸、天冬氨酸等鲜味氨基酸，可以用来制作新型食品添加剂应用到食品加工业中[5]。

2、制药研究发现，部分皮肤病是由真菌类物质产生的角蛋白酶渗透皮肤后引起的，利用这一特性可以进行治疗真菌类皮肤病药物的研制与开发。

复合角蛋白氨基酸溶液可以直接注入人体补充营养，替代部分人血浆。

角蛋白中的胱氨酸有护肝作用，可以有效防止脂肪肝、肝硬化以及其他肝病，在治疗膀肌炎、脱发、中毒性病症等方面也有显著疗效。

3、肥料及农药与环境保护处理后的羽毛粗粉中含有高达5%左右的氮源，可以用来生产液体氨基酸复合肥，作为动物性粪便的替代品[7]，成为更廉价的肥料。

角蛋白水解制得的氨基酸及其衍生物、金属络合物对农作物具有杀菌防病和刺激生长的双重效果，可以用作杀菌剂、杀虫剂、除草剂和植物生长促进剂。

水解羽毛制取复合氨基酸，并与碳酸钙反应制得复合氨基酸钙化合物，该化合物可以通过水解有机磷农药中的磷酸酯键降低作物中的农药残留[8]。

4、制革业用羽毛水解产物对牛皮面革进行填充，可明显提高坯革的柔软度和伸长率，而对坯革的抗张强度、撕裂强度和染料的吸收率不产生明显影响。

经过适当的碱降解处理，可以将从羽毛获得蛋白质混合物用作鞋面革及服装革的填充材料，改善皮革的染色性能，并使革具有更好的弹性[9]。

另外，羽毛蛋白还可以用作铬革的复蹂剂[10]。

5 、化妆品及其他行业羽毛角蛋白还可以制作化妆品。

近年来，一些国家将角蛋白水解液作为一类新型天然化妆品原料，成功地用于洗发和护肤等化妆品的生产。

利用羽毛角蛋白制得棕榈酰缩氨酸，进一步制成洗面奶、护肤霜、口红等化妆品的湿润剂。

此外，国内将角蛋白基因转入棉花中表达，得到了转基因棉花，这种棉花的韧性明显高于普通棉花。

第六章蛋白质的三维结构一、选择题⒈维持蛋白质二级结构的主要化学键是：（）A、盐键；B、疏水键；C、二硫键；D、氢键；E、范德华力⒉蛋白质的构象特征主要取决于：（）A、氨基酸的组成、顺序和数目；B、氢键、盐键、范德华力和疏水作用；C、温度、离子强度和pH 等环境条件；D、肽链间及肽链内的二硫键；E、各氨基酸之间的肽链⒊在一个肽平面中含有的原子数为：（）A、4；B、5；C、6；D、7；E、8⒋具有四级结构的蛋白质的特征是：（）A、分子中必定含有辅基；B、含有两条或两条以上的多肽链；C、每条多肽链都具有独立的生物学活性；D、依靠肽链维持结构的稳定性；E、以上都不是⒌下列有关α-螺旋的叙述哪个是错误的？A、分子内的氢键使α-螺旋稳定；B、减弱R 基团间不利的相互作用使α螺旋稳定；C、疏水作用使α 螺旋中断；D、在某些蛋白质中，α 螺旋是二级结构中的一种类型；E、脯氨酸和甘氨酸残基使α螺旋中断⒍下列有关β折叠的叙述哪个是错误的？（）A、球状蛋白质中无β折叠的结构；B、β折叠靠链间氢键而稳定；C、它的氢键是肽链的C=O和N-H 间形成的；D、α-角蛋白可以通过加热处理而转变成β折叠的结构；E、β-折叠有平行的β折叠和反平行的β折叠⒎具有四级结构的蛋白质特征是：（）A、分子中必定含有辅基；B、含有两条或两条以上的肽链；C、每条多肽链都具有独立的生物学活性；D、依靠肽链维持结构的稳定性；E、以上都不是⒏具有四级结构的蛋白质是：（）A、胰岛素；B、核糖核酸酶；C、血红蛋白；D、肌红蛋白；E、胰凝乳蛋白⒐在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是：（）A、辅基；B、辅酶；C、亚基；D、寡聚体；E、肽单位⒑关于蛋白质亚基的描述，其中正确的是：（）A、一条多肽链卷曲成螺旋结构；B、两条以上多肽链卷曲成二级结构；C、两条以上多肽链与辅基与辅基结合成蛋白质；D、每个亚基都有各自的三级结构；E、以上都是正确⒒胶原蛋白组成中出现的不寻常氨基酸是（）A、乙酰氨基酸；B、羟基氨基酸；C、甲基氨基酸；D、D 赖氨酸⒓一种非常稳定的小分子量蛋白质的化学结构中，经常是（）A、含有大量的二硫键；B、含有丰富的甘氨酸；C、有较多络合金属离子；D、含有疏水氨基酸⒔形成稳定的肽链空间结构，一个重要原因是肽键中的四个原子以及和它相临的两个α碳原子处于（）A、不断绕动状态；B、可以相对自由旋转；C、同一平面；D、随不同外界环境而变化的状态⒕在寡聚蛋白质中，亚基间的立体排布、相互作用以及接触部位间的空间结构称之为（）A、三级结构；B、缔合现象；C、四级结构；D、变构现象⒖下列哪种方法是目前研究蛋白质分子空间结构最常用的（）A、圆二色性；B、荧光光谱；C、X 光衍射；D、核磁共振二、判断是非⒈从热力学上讲最稳定的蛋白质构象自由能最低。

角蛋白的分子构成、提取及应用贾如琰何玉凤王荣民*李芳蓉王艳（甘肃省高分子材料重点实验室西北师范大学高分子研究所兰州 730070）摘要介绍了角蛋白的来源、分类、化学组成与分子结构，以及毛发的宏观形态、微观结构及组成。

目前从毛发和羽毛中提取角蛋白常用机械法、化学法和生物法等，其中化学法又可分为酸碱水解法、还原法、氧化法等，分析了各提取方法在提取率、分子量等方面的差异。

除水解产物用作饲料外，由于自身特殊的结构和性能，使得角蛋白在生物相容材料、纺丝材料等等方面的应用受到关注。

关键词天然高分子角蛋白毛发结构应用Advanced in Structure, Extract and Application of KeratinsJia Ruyan, He Yufeng, Wang Rongmin*, Li Fangrong, Wang Yan(Key Laboratory of Polymer Materials of Gansu Province, Institute of Polymer, Northwest Normal University,Lanzhou 730070)Abstract The sources, composition and structures of keratin were introduced. The pattern, macroscopic structures and composition of hairs and feather were discussed too. The methods for extracting keratin from hairs and feather were summarized. The typical chemical methods are acid-base hydrolysis, reduction and oxidation. The molecular weight and yield of keratin were analyzed. The keratin and its derivatives were applied to feed, hairdressing and medicine. Its applications in materials and biomedicine have also been developing.Keywords Natural Polymer, Keratin, Hair, Structure, Application人类自古以来就利用天然高分子，但自19世纪中叶有目的地进行化学改性和使用天然高分子以后，才开始逐步认识高分子并建立了高分子科学。

β角蛋白构象转换β角蛋白（beta-sheet protein）是蛋白质的一种次级结构，相对于α螺旋结构而言。

它是由多肽链上一段折叠成平行或反平行的β链组成，每条β链由数个β折叠片段组成，这些片段由氢键相互连接。

在β角蛋白中，氢键的形成是维持其稳定性并形成结构的重要因素。

β角蛋白常见的构象转换方式包括从单螺旋到β角蛋白的转变和β角蛋白的不同类型之间的转变。

首先，从单螺旋到β角蛋白的转变是通过蛋白质的结构变化实现的。

单螺旋的构象是蛋白质中最简单的次级结构之一，它由氨基酸的共价键构成，并且具有螺旋形状。

而β角蛋白的构象转变通常是由于环境条件变化或蛋白质本身的结构特征决定的。

在环境条件方面，包括温度、pH值、离子浓度等因素的变化都可能导致蛋白质结构的转变。

例如，在高温下，蛋白质的结构可能会发生变化，使得原本的α螺旋结构被破坏而形成β角蛋白。

这种转变使得蛋白质的形状、功能和稳定性发生改变。

另外，一些蛋白质在酸性或碱性条件下也会发生构象转变。

在蛋白质本身的结构特征方面，可能存在由于序列中特定氨基酸残基相互作用引起的结构转变。

例如，氨基酸中的亲水性残基（如亮氨酸、谷氨酸和苏氨酸）和疏水性残基（如色氨酸和苯丙氨酸）之间的相互作用可以促使β角蛋白的形成。

此外，β角蛋白的构象转变也可能与蛋白质上的糖残基相互作用、蛋白质中的分子伴侣的作用等有关。

除了从单螺旋到β角蛋白的构象转变，β角蛋白本身也具有多种不同类型的结构。

根据β链中β折叠片段的排列方式，β角蛋白可分为平行β角蛋白和反平行β角蛋白。

平行β角蛋白中每个β折叠片段的氨基酸N端都与相邻的β折叠片段的C端相连，形成β链的延伸；而反平行β角蛋白中相邻的β折叠片段互相交叉连接，相邻β折叠片段的氨基酸N端与C端相连，形成交叉的β链。

β角蛋白的不同类型之间的转变可能发生在天然蛋白质的结构中，也可能是在特定的环境条件下进行实验室研究时发生的。

例如，通过改变溶剂条件（如温度、pH值、离子浓度等）或添加特定的胁迫剂，研究人员可以使蛋白质的构象从一个类型转变为另一个类型。

细胞角蛋白的生物学功能細胞角蛋白是细胞骨架蛋白的一部分，特定的表达于不同的上皮细胞及组织中，对细胞角蛋白表达的测定被广泛应用于检测肿瘤的来源。

在此对细胞角蛋白其他重要的生物学功能做一综述，以期对临床工作提供理论指导依据。

标签：细胞角蛋白；生物学功能细胞角蛋白（CK）是细胞骨架蛋白的一部分，细胞骨架蛋白包括：I微丝、中间丝和微管。

中间丝共有6种类型：CKⅠ及Ⅱ型、波形蛋白、结蛋白、神经纤维以及胶质纤维酸性蛋白（GFAP）[1]。

CK是最复杂的中间丝蛋白，根据酸碱性的不同分成I型及Ⅱ型，I型CK包括CK9-CK10、CK12-CK28、以及CK31-CK40 （包括CK33a和CK33b）；Ⅱ型CK包括CK1-CK8 （包括CK6a、CK6b及CK6c）和CK71-CK86。

I型CK相对分子质量小，呈酸性，等电点≤5.5，其基因定位于染色体17q21.2（CK18除外）；Ⅱ型CK相对分子质量较大，呈碱性，其基因定位在染色体12q13.13（包括CK18）[2]。

在体内每种上皮组织至少表达1种Ⅰ型和1种Ⅱ型CK，CK表达的测定被广泛应用于检测肿瘤的来源，在细胞生物学、胚胎学和外科病理学CK也成为强有力的表皮分化和肿瘤标志物。

在细胞质内CK形成网状的绳索锚定整个细胞，通过细胞桥粒的斑蛋白链接周围细胞，通过半桥粒的网蛋白链接细胞及其附件底物[3]。

在特殊生理条件下CK还可对细胞凋亡起保护功能、保护肝脏应对应激反应和损伤、参与细胞信号通路，同时在细胞极性和膜转运中也可能起重要作用。

在此作以综述。

1 细胞角蛋白与应激反应和细胞凋亡CK参与多种应激反应及细胞凋亡，许多CK在应激反应中的表达是上调的，尤其是CK16、CK17、CK6a和CK6b在炎性细胞因子、伤口愈合、氧化应激及紫外线应激中的表达[4]说明这些蛋白在应激反应中有重要作用。

CK5和CK14的突变导致EBS也是改变了细胞的应激反应。

CK8和CK18的突变已被证明在肝脏疾病的发生中是一个危险因素。

人发角蛋白人工神经的免疫学研究【摘要】目的探讨人发角蛋白（HHK）人工神经组织相容性，为周围神经（PN）缺损寻求理想的移植修复材料。

方法54只健康成年SPF级雄性Wistar大白鼠随机分为A、B、C 三组。

A组为实验组，B、C组为对照组。

将各组大白鼠右侧胫神经切除10 mm，A组用人发角蛋白人工神经桥接；B组将切除神经倒转180°原位缝合；C组用A组大白鼠所切除的胫神经桥接。

术后2、8、16周各组随机取6只大白鼠，采血检测免疫球蛋白IgA、IgM、IgG，补体C3、C4，T淋巴细胞亚群及T淋巴细胞转化率。

结果术后2、8、16周各组血液免疫学指标比较，A、B两组之间均无显著性差别（F=17.56～571.34，q=0.00～2.09，P>0.05），C组与A、B两组比较均有显著性差别（q=7.04～41.47，P<0.01）。

结论人发角蛋白人工神经具有良好的组织相容性，是修复PN缺损较为理想的移植材料。

【关键词】发角蛋白人工神经修复外科手术组织相容性免疫学［ABSTRACT］ObjectiveTo investigate the histocompatibility of human hair keratin (HHK) artificial nerve and offer an ideally transplanted material for repairing the defect of peripheral nerve (PN).MethodsFifty four Wistar rats were randomly divided into three groups: group A,experiment group; group B and group C, control groups. The right tibial nerves of the rats were removed to create a 10 mm gap. The gaps in group A were bridged with the HHK artificial nerve, and other two groups with the nerve of its own or the homologous nerve (group C). The blood samples were taken on 2, 8 and 16 weeks after operation to detect IgA, IgM, IgG, C3, C4, and T lymphocyte subgroup and T lymphocyte transformation.ResultsThe immunological parameters between rats of groups A and B showed no statistical difference(F=17.56-571.34,q=0.00-2.09,P>0.05). The difference between groups C and A or B was statistically significant (q=7.04-41.47,P<0.01).ConclusionHuman hair keratin artificial nerve, with its favourable histocompatibility, is an ideal graft material for peripheral nerve repair.［KEY WORDS］capilli; keratin; artificial nerve; reconstructive surgery; histocompatibility; immunology【前言】人发角蛋白（HHK）是由青岛大学医学院附属医院骨科与广州南方医科大学生化研究室共同研发的一种天然生物性材料，初步的实验研究已经证明，该材料可降解，组织相容性好，可诱导自体组织形成[1，2]，且来源广泛，价格低廉，由其制成的人工腱已经应用于临床[3，4]，取得了较理想效果。

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