Kolagen: Pengertian, sifat, pembentukan, fungsi, jenis

Kolagen adalah molekul protein atau protein yang membentuk serat, yaitu serat kolagen. Ini ditemukan pada semua hewan. Mereka disekresikan oleh sel-sel jaringan ikat seperti fibroblas, serta oleh jenis sel lainnya. Ini adalah komponen paling melimpah dari kulit dan tulang, mencakup 25% dari total protein massa pada mamalia.

Kolagen adalah jenis protein yang ditemukan di tulang dan jaringan ikat manusia dan hewan. Ini berfungsi memberikan dukungan dan struktur pada tubuh, terutama kulit, tendon, ligamen, otot, dan sistem kerangka.

Kolagen dibuat terutama dari asam amino glisin, Prolin, dan Hidroksiprolin. Tubuh memproduksi kolagen sendiri dari asam amino bebas, tetapi proses ini melambat seiring bertambahnya usia.

Diperkirakan bahwa penurunan alami dalam produksi kolagen ini memainkan peran dalam pengembangan banyak kekhawatiran terkait usia yang umum, seperti kerutan pada kulit, dan nyeri sendi serta keropos tulang yang terkait dengan osteoarthritis dan osteoporosis.

Apa itu kolagen

Kolagen adalah sejenis protein. Secara alami mempunyai serat, menghubungkan dan mendukung jaringan tubuh lainnya, seperti kulit, tulang, tendon, otot, dan tulang rawan. Organ-organ internal juga didukung oleh kolegn bahkan juga ada dalam gigi. Di dalam tubuh ada sekitar 25 jenis kolagen yang terjadi secara alamiah.

Kolagen adalah salah satu protein yang paling banyak hadir dalam tubuh mamalia, termasuk manusia. Bahkan, itu membuat sekitar 25 persen dari jumlah total protein dalam tubuh. Bahkan ada juga orang yang menyebutkan bahwa kolagen seperti lem pada tubuh untuk melekatkan bersama-sama. Tanpa itu, tubuh akan, secara harfiah, berantakan.

Memiliki kekuatan tarik yang besar, fungsi kolagen dengan cara yang sangat berbeda dari jenis lain dari protein. Sebagai contoh, dapat ditemukan baik di dalam dan di luar sel. Serat kolagen yang penting dalam memberikan kontribusi bagi struktur eksternal sel. Namun, mereka yang hadir di dalam beberapa sel juga.

Kolagen bekerja dengan elastin dalam mendukung jaringan tubuh. Pada dasarnya, memberikan bentuk jaringan tubuh dan yang kuat; elastin memberikan jaringan tubuh yang sangat dibutuhkan fleksibilitas. Kombinasi kolagen dan elastin sangat penting pada banyak bagian tubuh, namun tidak terbatas pada, paru-paru, tulang, dan tendon. Bahkan pembuluh darah bergantung pada keduanya kolagen dan elastin.

kolagen pada kulit
Diagram kulit lebih muda dan kulit tua menunjukkan penurunan kolagen pada kulit yang lebih tua.

Seringkali, kolagen dibahas dalam kaitannya dengan kulit. Ia bekerja dengan keratin untuk menyediakan kulit dengan kekuatan, fleksibilitas, dan daya tahan. Seiring bertambahnya usia, degradasi kolagen terjadi, yang menyebabkan keriput. Dengan demikian, itu adalah zat penting bagi mereka yang mencari cara untuk melawan efek penuaan yang terlihat pada kulit. Beberapa profesional perawatan kulit benar-benar menyarankan orang-orang tentang cara-cara untuk merangsang produksi kolagen dalam sel-sel kulit.

kolagen sebagai bantalan kulit
Kolagen memberikan bantalan dan mengisi kontur kulit.

Selain menjadi begitu penting dalam tubuh, kolagen juga memiliki banyak kegunaan medis. Hal ini digunakan dalam beberapa prosedur bedah kosmetik dan dijual sebagai suplemen diciptakan untuk mobilitas sendi. Hal ini bahkan digunakan dalam mengobati dan mengelola luka bakar serius. Untuk tujuan ini, digunakan dalam menciptakan pengganti kulit buatan manusia.

Karena kolagen sangat penting dalam tubuh, maka bisa dipastikan bahwa kekurangan kolagen dapat menjadi masalah. Bahkan, ada beberapa penyakit genetik yang berkaitan dengan kekurangan kolagen. Sebagai contoh, osteogenesis imperfecta, yang biasa disebut penyakit tulang rapuh, hasil dari penurunan signifikan tingkat kolagen. Hal ini juga dapat disebabkan oleh kehadiran kolagen yang berkualitas lebih rendah dari normal.

Sifat fisikokimia

Serat kolagen fleksibel, tetapi menawarkan kekuatan tarik yang hebat. Titik putus dari serat kolagen tendon manusia dicapai dengan ketegangan (kekuatan per satuan luas) beberapa ratus kilogram per sentimeter persegi. Pada ketegangan ini, hanya sebagian kecil dari panjang aslinya telah diperpanjang.

Ketika kolagen direbus didenaturasi dan dibiarkan dingin, menjaganya dalam larutan air, itu menjadi zat yang terkenal, gelatin.

Sintesis kolagen

Fase sebelum pembentukan kolagen adalah intraseluler: serangkaian tiga asam amino berkumpul bersama untuk membentuk rantai polipeptida, yang disebut rantai α (alfa), dipisahkan satu sama lain melalui ikatan hidrogen intramolekul.

Rantai ini sangat kaya akan prolin, lisin, dan glisin, yang sangat mendasar dalam pembentukan super heliks. Hidroksiprolin merupakan sekitar 10 hingga 12% dari semua residu asam amino kolagen, persentase tersebut tergantung pada jenis kolagen. Bentuk kimia paling banyak dari hidroksiprolin yang merupakan bagian dari kolagen adalah 4-trans-OH-L-proline. Setiap rantai memiliki berat molekul sekitar 100.000 Da dan kidal (berputar berlawanan arah jarum jam).

Tiga dari rantai alfa ini (bukan heliks alfa) berkumpul untuk membentuk molekul prokolagen triple-spiral yang disekresikan ke dalam ruang ekstraseluler di mana ia berubah menjadi tropocollagen, kolagen yang sudah matang. Monomer ini memiliki panjang sekitar 300 nanometer dan diameter 1,4 nm. Tiga rantai luka dan diperbaiki oleh tautan silang untuk membentuk heliks searah jarum jam tiga dengan jarak antara putaran 8,6 nanometer.

Triple heliks disatukan oleh ikatan hidrogen, mempengaruhi sekitar 2/3 dari setiap rantai alfa. Selain itu, tropocollagens dihubungkan bersama melalui hubungan antara beberapa asam amino spesifik (seperti lisin), yang disebut “ikatan silang” atau ikatan silang, yang mendukung konsolidasi fibril kolagen.

Dalam ruang ekstraseluler, beberapa molekul tropokolagen bergabung melalui ikatan silang, membentuk fibril dan serat. Setelah diangkut keluar dari sel, fenomena penyelarasan dan pematangan molekul ke tropokolagen terjadi dalam proses yang disebut fibrogenesis. Pematangan ini terdiri dari penguatan persimpangan intermolekul dan karakteristik mekanik masing-masing jaringan ikat yang bergantung langsung padanya.

Sintesis kolagen

Setiap rantai polipeptida disintesis oleh ribosom yang melekat pada membran retikulum endoplasma dan kemudian ditranslokasi ke lumen yang sama dengan prekursor besar (rantai-a), menghadirkan asam amino tambahan pada ujung terminal amino dan karboksil. Dalam retikulum endoplasma, residu prolin dan lisin terhidroksilasi dan beberapa di antaranya terglikosilasi dalam peralatan Golgi; Hidroksilasi ini tampaknya berguna untuk pembentukan ikatan hidrogen antar-rantai yang membantu stabilitas super helix.

Setelah sekresi, propeptida dari molekul prokolagen dipecah oleh protease, mengubahnya menjadi molekul tropokolagen, berasosiasi dalam ruang ekstraseluler, membentuk fibril kolagen.

Pembentukan fibril didorong, sebagian, oleh kecenderungan molekul prokolagen untuk merakit diri melalui ikatan kovalen antara residu lisin, membentuk pengepakan yang teratur dan berkala dari masing-masing molekul kolagen dalam fibril.

Cacat dalam sintesis kolagen

Penyakit-penyakit berikut disebabkan oleh cacat dalam sintesis kolagen yang benar yang menyebabkan perubahan dalam strukturnya.

  • Sindrom Ehlers-Danlos. Ini adalah kelompok dari setidaknya 10 penyakit yang memiliki gejala kelemahan struktural pada jaringan ikat, yang terkait dengan kerapuhan dan hiperekstensibilitas kulit dan hipermobilitas pada sendi.
  • Osteogenesis tidak sempurna. Ini adalah kelompok empat penyakit yang ditandai oleh beberapa patah tulang yang menyebabkan deformasi tulang
  • Scurvy. Scurvy adalah avitaminosis yang disebabkan oleh kekurangan vitamin C (asam askorbat) dalam makanan yang menyebabkan penurunan sintesis hidroksiprolin karena prolyl hidroksilase memerlukan asam askorbat. Hydroxyproline menyediakan atom tambahan yang mampu membentuk ikatan hidrogen yang menstabilkan triple helix kolagen
  • Sindrom klakson oksipital atau cutis laxa. Kekurangan dalam aktivitas lisil oksidase menghasilkan cacat dalam pembentukan ikatan silang yang menyebabkan kulit menjadi longgar dan lembut selama masa remaja tanduk oksipital tulang.
  • Distrofi otot bawaan Ullrich. Penyakit bawaan yang serius menyebabkan kelemahan otot karena defisiensi kolagen VI.3

Fungsi Kolagen

Serat kolagen membentuk struktur yang menahan gaya tarik. Diameternya di jaringan yang berbeda sangat bervariasi dan organisasinya juga; pada kulit mamalia mereka diorganisasikan sebagai keranjang anyaman, yang memungkinkan penentangan terhadap traksi yang dilakukan dari berbagai arah. Dalam tendon mereka berada dalam ikatan paralel yang sejajar sepanjang sumbu utama traksi. Dalam jaringan tulang dewasa dan kornea mereka disusun dalam lembaran tipis dan superimposed, sejajar satu sama lain, sedangkan serat membentuk sudut kanan dengan yang dari lapisan yang berdekatan.

Sel berinteraksi dengan matriks ekstraseluler baik secara mekanis maupun kimia, yang menghasilkan efek luar biasa pada arsitektur jaringan. Dengan demikian, gaya yang berbeda bekerja pada fibril kolagen yang telah dikeluarkan, mengerahkan traksi dan perpindahannya, yang menyebabkan pemadatan dan peregangan.

Serat kolagen mendukung jaringan tubuh, ditambah kolagen merupakan komponen utama dari matriks ekstraselular yang mendukung sel. Kolagen dan keratin memberikan kulit kekuatannya, kedap air, dan elastisitas. Kehilangan kolagen merupakan penyebab keriput.

Jaringan ikat terutama terdiri dari kolagen. Kolagen membentuk fibril yang menyediakan struktur untuk jaringan fibrosa, seperti ligamen, tendon dan kulit. Kolagen juga ditemukan dalam tulang rawan, tulang, pembuluh darah, kornea mata, cakram intervertebralis, otot, dan saluran pencernaan.

Penggunaan lain dari Kolagen

Perekat hewan berbasis kolagen dapat dilakukan dengan merebus kulit dan otot-otot hewan. Kolagen adalah salah satu protein yang memberikan kekuatan dan fleksibilitas untuk kulit hewan dan kulit. Kolagen digunakan dalam perawatan kosmetik. Beberapa casing sosis yang terbuat dari protein ini. Kolagen digunakan untuk memproduksi gelatin. Gelatin dihidrolisis dari kolagen. Hal ini digunakan dalam makanan penutup gelatin.

Jenis kolagen

Kolagen, alih-alih menjadi protein unik, dianggap sebagai keluarga molekul yang terkait erat, tetapi berbeda secara genetis. Itulah sebabnya akhir-akhir ini sering ada pembicaraan tentang serat kolagen, menyinggung keluarga besar protein ini.

Berbagai jenis serat kolagen dijelaskan:

  • Kolagen tipe I: Ditemukan melimpah di dermis, tulang, tendon, dentin, dan kornea. Ini terjadi pada fibril lurik dengan diameter 20 hingga 100 nm, dikelompokkan bersama untuk membentuk serat kolagen yang lebih besar. Subunit utamanya terdiri dari dua jenis rantai alfa, yang sedikit berbeda dalam komposisi dan urutan asam amino. Salah satunya ditunjuk sebagai rantai alpha1 dan yang lainnya, rantai alpha2. Ini disintesis oleh fibroblas, kondroblas, dan osteoblas. Fungsi utamanya adalah ketahanan terhadap peregangan.
  • Kolagen tipe II: Ditemukan terutama di tulang rawan, tetapi juga terjadi di kornea embrionik dan di notochord, di nukleus pulposus dan di humor vitreous mata. Dalam tulang rawan ia membentuk fibril halus 10 hingga 20 nanometer, tetapi di lingkungan mikro lainnya dapat membentuk fibril yang lebih besar, secara morfologis tidak dapat dibedakan dari kolagen tipe I. Mereka terdiri dari tiga rantai alpha2 dari satu jenis. Ini disintesis oleh chondroblast. Fungsi utamanya adalah resistensi terhadap tekanan intermiten.
  • Kolagen tipe III: Berlimpah di jaringan ikat longgar, di dinding pembuluh darah, dermis kulit dan stroma berbagai kelenjar. Tampaknya menjadi konstituen penting dari serat 50 nanometer yang secara tradisional disebut serat kisi. Ini terdiri dari satu kelas rantai alpha3. Ini disintesis oleh sel-sel otot polos, fibroblas, glia. Fungsinya untuk mendukung organ yang dapat diperluas.
  • Tipe IV kolagen: Ini adalah kolagen yang membentuk lamina basal yang mendasari epitel. Ini adalah kolagen yang tidak berpolimerisasi menjadi fibril, tetapi membentuk suatu perasaan molekul berorientasi acak yang terkait dengan proteoglikan dan dengan protein struktural laminin dan entaktin. Ini disintesis oleh sel-sel epitel dan endotel. Fungsi utamanya adalah untuk mendukung dan memfilter.
  • Kolagen tipe V: Ada di sebagian besar jaringan interstitial. Itu terkait dengan tipe I.
  • Kolagen tipe VI: Ada di sebagian besar jaringan interstitial. Ini berfungsi sebagai jangkar untuk sel-sel di lingkungan mereka. Itu terkait dengan tipe I.
  • Kolagen tipe VII: Ditemukan di lamina basal.
  • Tipe VIII kolagen: Hadir dalam beberapa sel endotel.
  • Tipe IX kolagen: Ditemukan dalam kartilago artikular dewasa. Berinteraksi dengan tipe II.
  • Kolagen tipe X: Hadir dalam kartilago hipertrofik dan termineralisasi.
  • Tipe XI kolagen: Ditemukan di tulang rawan. Berinteraksi dengan tipe II dan IX.
  • Jenis XII kolagen: Hadir dalam jaringan yang mengalami ketegangan tinggi, seperti tendon dan ligamen. Berinteraksi dengan tipe I dan III.
  • Tipe XIII kolagen: Ini banyak ditemukan sebagai protein yang terkait dengan membran sel. Berinteraksi dengan tipe I dan III.
  • Tipe XIV kolagen: Diisolasi dari plasenta; juga terdeteksi di sumsum tulang.
  • Jenis XV kolagen: Hadir dalam jaringan yang berasal dari mesenkim.
  • Tipe XVI kolagen: Hubungan intim dengan fibroblas dan sel otot polos arteri; fibril kolagen tipe I tidak berhubungan.
  • Tipe XVII kolagen: Kolagen transmembran biasanya tidak ditemukan di membran plasma sel.
  • Jenis XVIII kolagen: Hadir dalam membran basal, epitel dan vaskular.
  • Jenis XIX kolagen: Terletak di fibroblast dan di hati.
  • Jenis XX kolagen: Ada di kornea, di tulang rawan sternum dan di tendon.
  • Kolagen tipe XXI: Ditemukan di gusi, jantung dan otot rangka, dan jaringan manusia lainnya dengan fibril kolagen tipe I.

Manfaat

Manfaat kolagen salah satunya memberikan potensi pada kulit dan juga fitur tahan air. Kolagen biasanya untuk jaringan tubuh di seluruh tubuh, persis seperti batang baja untuk memperkuat beton. Jika batang baja kerangka lebih lemah, hampir semua kerangka melemah. Di atas 20 macam kolagen dapat ditemukan di jaringan tubuh seluruh tubuh. Berdasarkan berbagai macam kolagen yang ditemukan di seluruh tubuh. Apa Fungsi kolagen?

1. memberikan potensi pada kulit dan juga fitur tahan air:

Kolagen memberikan potensi kulit dan juga fitur tahan air, sementara kolagen dan juga elastin secara kolektif memberikan fleksibilitas. Keduanya adalah protein yang penting untuk fungsi makhluk vertebra.

2. menopang jaringan tubuh bersama dengan matriks ekstraseluler seluler :

Kolagen biasanya hadir dalam massa ikat, namun dapat ditemukan di tulang rawan tubuh, tulang, aliran darah serta dalam sistem pencernaan. Serat kolagen menopang jaringan tubuh bersama dengan matriks seluler ekstraseluler.

3. Bersama protein lain seperti keratin dan juga elastin untuk memberikan elastisitas dan juga fitur tahan air:

Di setiap area di dalam tubuh, kolagen beroperasi dengan protein lain seperti keratin dan juga elastin untuk memberikan elastisitas dan fitur tahan air pada aspek vertebra. Sementara seseorang kehilangan kolagen di seluruh tubuh mereka, mereka mulai berubah keriput.

4. Bagian tubuh yang rusak oleh air dilindungi oleh kolagen:

Fleksibilitas jaringan tubuh, seperti kulit, adalah karena elastin. Karena karakteristik fleksibel elastin, para peneliti pertama kali berasumsi bahwa itu adalah polimer amorf. Sejak saat itu, penelitian lebih jauh telah mengkonfirmasi bahwa itu adalah protein.

Ini menyatu menjadi bundel untuk menyediakan kisi-kisi terintegrasi yang memberi Anda lebih banyak kerangka kerja dan membantu organ tubuh dan elemen struktural:

Kecuali ada di kulit, elastin ada di organ bersama dengan bagian lain dari tubuh, menggabungkan bintik-bintik di antara jaringan tubuh. Ini menyatu menjadi bundel untuk menyediakan kisi-kisi terintegrasi yang memberi Anda lebih banyak kerangka kerja dan membantu organ tubuh dan elemen struktural, seperti pembuluh darah, jantung, dan paru-paru. Ini memungkinkan orang untuk melakukan latihan intensitas tinggi, seperti berlari, tanpa merusak organ tubuh mereka.

5. Memberikan kemampuan di luar tubuh:

Kolagen bersama elastin juga memberikan kemampuan di luar tubuh. Kolagen umumnya ditemukan dalam perawatan kosmetik. Selain itu, sangat membantu untuk membuat gelatin dan juga sosis.

Ringkasan manfaat Kolagen:

  • Kolagen memberikan potensi pada kulit dan juga fitur tahan air.
  • Serat kolagen menopang jaringan tubuh bersama dengan matriks seluler ekstraseluler.
  • Bagian tubuh yang rusak oleh air dilindungi oleh kolagen.
  • Ini menyatu menjadi bundel untuk menyediakan kisi-kisi terintegrasi yang memberi Anda lebih banyak kerangka kerja dan membantu organ tubuh dan elemen struktural.
  • Memberikan kemampuan di luar tubuh.

Sumber Makanan Alami Kolagen

Kebanyakan orang tidak terlalu terbiasa dengan kolagen dalam bentuk makanan. Sumber makanan terbaik dari kolagen berasal dari bagian hewan yang tidak bisa dimakan, seperti tulang dan tulang rawan. Mayoritas diet Barat tidak kaya akan kolagen karena bagian hewani ini cenderung dibuang dalam persiapan makanan dan memasak.

Karena sumber makanan hewani dari kolagen kurang digunakan dan diterima oleh kebanyakan orang, suplemen adalah pilihan yang mudah dan dapat diakses untuk meningkatkan asupan Anda. Kolagen yang ditemukan di sebagian besar suplemen dihidrolisis, atau dipisahkan, menjadi asam amino sehingga lebih tersedia secara hayati.

Penelitian telah menemukan bahwa kolagen dalam makanan memiliki bioavailabilitas yang lebih rendah, yang berarti kemampuannya untuk diserap melalui usus dan dimanfaatkan dalam tubuh, dibandingkan dengan kolagen yang dihidrolisis.

Menurut sebuah penelitian, kolagen terhidrolisis diserap lebih baik daripada kolagen dari makanan – karena sudah dipecah menjadi asam amino yang siap diserap.

Mengkonsumsi kolagen terhidrolisis juga meningkatkan produksi kolagen Anda sendiri dengan menyediakan “potongan” (asam amino) yang dibutuhkan untuk pembentukannya.

Sebagai catatan tambahan, penelitian menunjukkan bahwa sintesis kolagen dirangsang oleh vitamin C, sehingga akan bermanfaat untuk mengambil kolagen dan vitamin C bersama-sama atau meningkatkan asupan makanan kaya vitamin C.

Contoh soal

Penyokon Penyusun matriks berupa serat dengan daya elastisitas rendah, daya regang sangat tinggi, berwarna putih, dan terdapat pada tendon. Penyusun matriks yang dimaksud yaitu serat….
A. Elastin
B. Kolagen
C. Perifer
D. Retikuler
E. Hialin
Pembahasan :
Serat kolagen berwarna putih atau disebut serat putih. Seratnya tersusun atas protein kolagen, sehingga memiliki sifat kuat, daya regang tinggi, dan elastisitas yang rendah. Serat ini banyak terdapat pada kulit, tulang, dan tendon.
Jawab : (B)