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Collagen

von griechisch: kolla - Leim
Synonym: Kollagen
Englisch: collagen

1 Definition

Die Familie der Collagene stellt eine heterogene Gruppe von Proteinen dar, die etwa ein Viertel der Gesamtproteinmenge im menschlichen Organismus ausmachen. Collagen ist der wichtigste Faserbestandteil von Haut, Knochen, Sehnen, Knorpel, Blutgefäßen und Zähnen. Bisher konnten 25 Kollagenpolypeptide beschrieben werden, die über 28 unterschiedliche Collagentypen in der extrazellulären Matrix aufbauen.

2 Struktur

Collagenmoleküle weisen einen hohen Anteil an Prolin und Glycin auf, daneben eine Reihe hydroxylierter Aminosäuren wie Hydroxyprolin und Hydroxylysin, die eine Quervernetzung der Proteine und die Ausbildung einer stabilen Collagenmatrix ermöglichen.

Collagenfasern bestehen aus drei linksgängigen helikalen Proteinketten, von denen jeweils drei Moleküle sich in Form einer Superhelix bzw. Tripelhelix umeinander winden und auf diese Weise Fasern ausbilden. Die einzelnen Fasen sind zwar helikal, unterscheiden sich strukturell aber von der klassischen α-Helix. Durch den hohen Gehalt an Prolinen und Glycinen sind die Helices des Collagens länger gestreckt, was in einer Ganghöhe (die Strecke, die eine volle Umdrehung der Schraube nach oben einnimmt) von 0,94 nm resultiert. Eine α-Helix hat dagegen eine Ganghöhe von 0,54 nm. Die langgestreckte Form der Proteinketten führt dazu, dass die Tripelhelix des Collagens sehr kompakt und eng ist. Jede Collagen-Helix kann - in Abhängigkeit von ihrem genauen Typ - aus mehreren Hundert bis mehreren Tausend Aminosäuren aufgebaut sein.

3 Physiologie

Collagen findet sich im Organismus vor allem in Bindegewebe, wo es je nach Beschaffenheit den Großteil der extrazellulären Matrix ausmachen kann. Die unterschiedliche Beschaffenheit der verschiedenen Kollagenklassen liegt einer Vielzahl von Eigenschaften des Binde- und Stützgewebes zugrunde. Die Reißfestigkeit von Bändern und Sehnen, die Flexibilität von Knochen oder die Druckresistenz der Gelenkknorpel ist großenteils durch das im Gewebe vorherrschende Collagen bedingt.

4 Pathophysiologie

Die Synthese von Collagen ist Ascorbinsäure-abhängig. Ein Mangel an Vitamin C ruft das Krankheitsbild des Skorbut hervor. Eine Vielzahl genetischer Erkrankungen beruhen auf Defekten des Kollagens oder damit assoziierter Proteine (beispielsweise Ehlers-Danlos-Syndrom, Osteogenesis imperfecta, Stickler-Syndrom, Alport-Syndrom).

5 Systematik

Bisher sind eine Reihe von Collagentypen entdeckt worden, deren Funktion jedoch teilweise noch ungeklärt ist.

6 Wirtschaftliche Relevanz

Aus durch Säure oder Hitze denaturiertem, tierischen Collagen wurde in der Vergangenheit "Knochenleim" hergestellt. Heute werden aus Collagenfasern resorbierbare Nahtmaterialien und Hauttransplantate synthetisiert.
In der kosmetischen Chirurgie wurde Collagen als Injektionsmaterial zur Formung äußerer Strukturen des Körpers (beispielsweise Lippen) und zur Faltenunterspritzung verwendet.

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Fachgebiete: Biochemie, Histologie

"Collagenfasern bestehen aus drei α-helikalen Proteinketten" - unsere Biochemie-Professorin hat uns gestern bestimmt 10x erklärt, dass das eben nicht so ist und sie das ständig im Physikum hört, obwohl es falsch ist. Jede Proteinkette bildet eine linksgängige Helix. Für eine alpha-Helix braucht es eine bestimmte Ganghöhe, die das Kollagen nicht hat.
#1 am 21.11.2015 von Svenja Ronge (Studentin der Humanmedizin)

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