Що ж таке кератин? Чому волосся нарощують на кератин, чому корекція відбувається за рахунок кератину? Про це по докладніше в моїй статті.
Кератин - сімейство фібрилярних білків. що володіють механічною міцністю. яка серед матеріалів біологічного походження поступається лише хітин. В основному з кератинів складаються рогові похідні епідермісу шкіри - такі структури, як волосся. нігті. роги носорогів. пір'я і рамфотека дзьоба птахів і ін.
ІСТОРІЯ: Згідно з новою номенклатурою кератинів, в це сімейство входять також цитокератини. утворюють найбільш міцні елементи внутрішньоклітинного цитоскелета епітеліальних клітин.
Дослідження α-кератинів стало найважливішим етапом у створенні сучасних предста-тичних про значно складніших глобулярних білках.
Перші рентгеноструктурні дослідження білків розпочалися в 1930-х роках. Англійський фізик і молекулярний біолог Вільям Астбері (William Astbury) показав, що дифракційна картина від пучка рентгенівського променя. спрямованого на волосся або вовняну нитку (в основному складаються з α-кератинів), містить розташовані уздовж осі волоса повторювані структурні одиниці довжиною близько 0,515-0,520 нм (нанометрів). В результаті спостережень було висловлено припущення про те, що полі-пептидні ланцюга в білках цього сімейства не витягнуті повністю, а скручені або згорнуті якимось регулярним чином. Пізніше Полінг і Крик незалежно один від одного запропонували, що α-спіралі кератину організовані у вигляді подвійних спіралей з кроком 0,54 нм. Така розбіжність із значенням Астбері пояснюється тим, що дві праві спіралі кератину скручені в ліву спіраль один щодо одного.
Властивості За вторинної структурі білка сімейство кератинів розділяється на дві групи:
- α-кератину мають конформацію у вигляді щільних витків навколо довгої осі молекули (α-спіраль); ці кератину є основою волосся (включаючи шерсть), рогів, кігтів і копит ссавців.
- β-кератину. більш тверді і мають форму кілька зигзагоподібних поліпептидних ланцюгів (т. н. β-листи); ці кератину виявлені в пазурах і лусці рептилій, в їх панцирах (у черепах), в пір'ї, дзьобах і пазурах птахів, в голках дикобразів.
На відміну від α-кератинів поперечні дисульфідні зв'язки між сусідніми поліпептидними ланцюгами у β-кератинів відсутні. У поліпептидного ланцюга кожен другий елемент - гліцин. Характерно повторення послідовності «GSGAGA».
Для α-кератинів основним структурним компонентом є циліндричні мікрофібрили діаметром 75 А, що складаються з спіраль, скручених попарно протофібрілл.
Характерною особливістю α-кератинів є їх повна нерозчинність у воді при pH 7,0 і фізіологічної температу-ри. Дана властивість частково обумовлено тим, що до складу молекули входить великий відсоток гідрофобних амінокислотних залишків (фенілаланін, ізолейцин, валін, метіонін і аланін). В силу конформації білка R-групи цих залишків спрямовані до зовнішньої сторони спиралевидной структури молекули.
Молекулярна біологія і біохімія
Використання кератинів в організмі залежить від надмолекулярного будови, яке залежить від властивостей кожного поліпептиду. які, в свою чергу, залежать від складу і послідовності амінокислот. Альфа-спіралі, бета-листи і дисульфідні зв'язки важливі і для створення правильної конформації активних глобулярних білків, таких як ферментів. багато з доменів яких працюють відносно незалежно; в разі ж кератинів вони грають найважливішу роль в утворенні структури.
Кератини кодуються генами великої мультігенних сімейства (в геномі людини відомі на хромосомах 11, 12 і 17) [3].
Гліцин і аланін
У кератину міститься високий відсоток найменшою амінокислоти - гліцину. чий радикал складається всього з одного атома водню; наступна найменша амінокислота - аланін. з радикалом, що складається з маленької і незарядженою метильної групи. У разі бета-шарів це дозволяє утворюватися просторово впорядкованим водневим зв'язкам між аміно- і карбокси-групами. Молекули фіброзного кератину можуть закручуватися навколо одна одної, утворюючи проміжні філаменти.
дисульфідні зв'язки
На додаток до між- і внутрімолекулярних водневим зв'язкам, в кератин міститься велика кількість дисульфідних зв'язків, утворених за участю серосодержащей амінокислоти цистеїну. які надають додаткову міцність і пружність кератину постійними термостабільними міжмолекулярними зв'язками. Людське волосся на 14% складаються з цистеїну. Їдкі запахи палаючих волосся або гуми (в якій при вулканізації теж утворюються дисульфідні зв'язку) викликаються компонентами сірки. Міцні дисульфідні зв'язки роблять кератин нерозчинним. крім тих випадків, коли компоненти піддаються електролітеческой дисоціації або окислювально-відновних реакцій.
У більш пружних і еластичних кератину волосся менше дисульфідних зв'язків, ніж в кератину кігтів, копит і гомологічних їм структур, які більш тверді. Альфа-кератину волосся складаються з альфа-спіральних окремих білкових ланцюжків з постійними водневими зв'язками. У бета-кератин птахів і рептилій є бета-шари, які потім стабілізуються і тверднуть за допомогою дисульфідних зв'язків.
Ороговеваніе і його функції
Прийнято вважати, що кератину можна поділити на «тверді» і «м'які», або «цитокератини», що утворюють цитоскелет клітини (див. Рис.) Та інші кератину. Кератини в епітеліальних клітинах утворюють проміжні філаменти. Кератин формує ниткоподібні полімери, починаючи з димеризации; потім відбувається складання димарів в тетрамери і октомери, і, врешті-решт, в субодиниці довгого філамента, здатні утворювати довгі філаменти.
Протягом процесу епітеліальної диференціювання клітини епідермісу шкіри ороговевают. Зрештою ядра і цитоплазми органели зникають, обмін речовин припиняється, і настає апоптоз клітини, коли вона повністю кератінізіруется (ороговевает).
Клітини епідермісу містять структурний матрикс кератину, який створює зовнішній водотривких шар шкіри і, спільно з колагеном і еластином. надає шкірі пружність і міцність. Тертя і тиск змушує клітини утворювати кератин в цілях захисту в великих кількостях, в результаті чого виникають шкірні нарости або мозолі. Кератінізірованние клітини епідермісу безперервно злущуються і замінюються (див. Лупа).
Рогові похідні покривної системи (пір'я, нігті і ін.) Формуються за рахунок більш міцного з'єднання волокон кератину і більш впорядкованого розташування містять його клітин; вони формуються всередині спеціальних впячіваній епітелію (фолікулів) і можуть регенерувати після линьки.
В інших видах клітин, таких, як в живих клітинах неороговевающего епітелієм, функцією кератину є механічна стабілізація цитоплазми клітини проти фізичного впливу. За допомогою кератинових проміжних філаментів клітини епітеліїв з'єднуються за допомогою десмосом і гемідесмосом. відповідно, один з одним і з міжклітинних речовиною.
Функції кератинів в організмі
Володіючи механічною міцністю та не розчиняється, кератину є одним з основних компонентів для похідних елементів шкіри тварин, що виконують захисну функцію. Значну частину сухого ваги зовнішнього шару шкіри складають α-кератину.
Еластичні α-кератину входять до складу волосся. вовни. нігтів. голок. рогових чохлів рогів. кігтів і копит ссавців. Луска і кігті плазунів (в тому числі панцир у черепах), а також пір'я. роговий чохол дзьоба і кігті у птахів крім α-кератинів містять і більш жорсткі β-кератину.
У членистоногих. наприклад, ракоподібних. β-кератину часто входять до складу екзоскелета разом з хітином. Китовий вус китів-фильтраторов також складається з кератину. Кератини можуть бути присутніми і в складі хітінофосфатних раковин багатьох плеченогих.
Крім того, β-кератину формують шовкове волокно (яке на 60% складається з β-кератину натурального) і павутину.
Використання
α-кератину, одержувані з відходів в м'ясній промисловості. використовують для отримання природних амінокислот.
Ось напевно і все опис для самого вимогливого клієнта. Підсумував статтю одним СЛОВОМ: Кератин - це органічна складова нашого організму, а що організм виробляє, то не може нашкодити.