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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700541969]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 胶原蛋白的秘密
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皮革坚韧、轻便，兼具优良的柔软性与保温性。到了今天，虽然出现了众多可以取代皮革的新材料，但是皮制品依旧深受众人追捧，关键原因在于皮革的主要成分胶原蛋白所具有的特殊性质。
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提到胶原蛋白，大家脑海里往往想到的是和美容、护肤相关的产品。事实上，胶原蛋白也是人体的重要蛋白质之一，主要作用是填补细胞之间的空隙，形成牢固的黏合结构。
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其实，胶原蛋白也是骨骼不可或缺的成分。胶原蛋白搭建出骨骼的主体框架，磷酸钙结晶填满中间的空隙，形成类似钢筋混凝土的牢固结构。因此可以说，支撑我们的身体、维持我们体形的就是胶原蛋白。因此，胶原蛋白约占我们身体蛋白质总量的三分之一。
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但是，人体中所含的绝大部分胶原蛋白都是蛋白质大家庭里的“异类”。一般来说，氨基酸分子依照一定的规律互相组合，形成长长的分子链就是蛋白质。当然，这个分子链并非只是像意大利通心粉似的条状物，而是按照一定的规律折叠成球形。唯有折叠成球形的蛋白质才具有转化人体所需的化学物质、传递各种信息的功能。
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胶原蛋白是三条分子链互相缠绕形成细长的三重螺旋结构的纤维组织。其他蛋白质主要活跃于体细胞内部，唯独胶原蛋白独立存在于细胞外部。
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胶原蛋白的三重螺旋结构
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更奇妙的是，胶原蛋白拥有其他蛋白质中罕见的、具有特殊性质的氨基酸成分。例如，组成胶原蛋白的羟基脯氨酸和羟基赖氨酸比脯氨酸和赖氨酸分别多了一个羟基（由氢氧结合而成的原子团）。20种氨基酸按不同的排列组合方式构成了数万种令人惊异的多姿多彩、性能相异的蛋白质，而以羟基脯氨酸和羟基赖氨酸为原料的胶原蛋白是唯一一类打破常规的蛋白质。
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当然，打破常规并非没有收获，这个多出来的羟基肩负着极其重要的职责。前文提到，胶原蛋白具有三条分子链相互缠绕的三重螺旋结构，羟基脯氨酸上多出来的羟基可以和相邻分子链上的氢原子形成难以打开的“氢键”，从而紧紧固定住三条分子链。
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一旦这个连接键出现异常情况，人体就会遇到大麻烦。当身体严重缺乏维生素C时，羟基的附着能力就会变弱，从而导致氢键解体。这样一来，胶原蛋白被破坏，人体全身的血管开始发脆，这就是令人色变的坏血病。虽然对今天的人来说，坏血病是一种不常见的疾病，但是在大航海时代，坏血病曾经是著名的“船员杀手”。一旦人体缺乏维生素C，即使是微小的伤口都会严重影响人体的生理机能。
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胶原蛋白所蕴藏的秘密不仅仅是这些。最近的研究发现，在胶原蛋白的三重螺旋结构之中还存在特殊的搭桥结构，而这种结构在其他蛋白质中极为罕见。在多种连接键的作用下，胶原蛋白形成立体网状结构，组成了极为牢固的框架。
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不过，随着搭桥结构的增加，虽然提高了牢固性，但是也会使柔韧性相应降低。研究表明，随着我们年龄的增长，皮肤中胶原蛋白的搭桥结构也会增加。随着时光流逝，我们皮肤的弹性会越来越差，直至出现千沟万壑般的褶皱，其中的原因之一就是胶原蛋白内部搭桥结构数量过多。虽然对青春与美貌来说，搭桥结构令人痛恨不已，但是考虑到正是因为它才催生了胶原蛋白纤维，皮衣才变得结实而温暖，我们只能在叹息之余接受它的存在。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 化身武器的胶原蛋白
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如前文所述，胶原蛋白不仅是构成皮肤的主要成分，也是构成骨骼的主要成分，而肌腱的成分几乎全部是胶原蛋白。对石器时代的人类来说，这些都是极其重要的材料。
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在电影《2001太空漫游》的开篇镜头中，随着一个猿人将骨制武器全力掷出，简陋的武器高高腾起直插太空，最终变成了人造卫星。这部电影的导演斯坦利·库布里克将人类最原始的骨制武器与最尖端的人造卫星进行对接，将人类的历史凝缩于一秒之内展示给观众。易于收集、坚固耐用、重量适中的骨器与投掷石器，应该算是人类最早的强力的武器。
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当然，骨器还有更广泛的用途。例如日本的长野县野尻湖，曾经出土过据推测是旧石器时代用兽骨制作的匕首、刮削器及骨锥。在青铜等金属材料被人类利用以前的漫长岁月中，骨头曾经是人类最为重要的硬质材料。
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此外，骨头还曾经被用作记录媒介。19世纪末，中国清朝的学者王懿荣为了治病购买被称为龙骨的中药，却发现上面刻着类似文字的图形，而这些图形就是最早的汉字。
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在中国的殷商时代，人们用燃烧的紫荆木柱灼烧钻凿龟甲和兽骨，再根据骨头上的裂纹占卜凶吉，而占卜的结果也会雕刻、保存于骨头上，这就是甲骨文的由来。这些骨头在3 000多年后重新出土，被不明真相的人当成了一味中药。多亏对文字造诣极深的王懿荣发现了龙骨的秘密，不然还会有更多的珍贵史料被当作中药。也多亏古人选择了骨头这种坚硬而能够长久保存的物质作为记录媒介，今天的我们才有机会亲眼看到汉字发展史上的起源文字。
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甲骨文
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