keratina este o proteină fibroasă insolubilă care este o parte structurală a celulelor și tegumentelor multor organisme, în special a animalelor vertebrate. Are forme foarte variate și nu este foarte reactiv, din punct de vedere chimic vorbind.
Structura sa a fost descrisă pentru prima dată de oamenii de știință Linus Pauling și Robert Corey în 1951, analizând în același timp structura firelor de păr de animale. Acești cercetători au oferit, de asemenea, informații despre structura miozinei din țesutul muscular.
După colagen, este una dintre cele mai importante proteine la animale și reprezintă cea mai mare parte a greutății uscate a părului, a lânii, a unghiilor, a ghearelor și copitelor, a penelor, a coarnelor și a unei părți substanțiale a stratului exterior al pielii..
Elementele sau părțile "keratinizate" ale animalelor pot avea morfologii foarte diferite, care depind, în mare măsură, de funcția pe care o îndeplinesc în fiecare organism particular.
Keratina este o proteină care are caracteristici care îi conferă o mare eficiență mecanică în ceea ce privește tensiunea și compresia. Este produs de un tip special de celule numite „keratinocite”, care mor de obicei după ce sunt produse..
Unii autori afirmă că cheratinele sunt exprimate într-un mod tisular și specific etapei. La om există mai mult de 30 de gene care codifică aceste proteine și aparțin unei familii care a evoluat prin mai multe runde de duplicare genetică.
Indice articol
Există în esență două tipuri de cheratine: α și β. Acestea se disting printr-o structură de bază care este compusă în principal din lanțuri polipeptidice care se pot înfășura sub formă de helice alfa (α-cheratine) sau se pot uni în paralel ca foile pliate β (β-cheratine)..
Acest tip de keratină este cel mai studiat și se știe că mamiferele au cel puțin 30 de variante diferite ale acestui tip de keratină. La aceste animale, α-cheratinele fac parte din unghii, păr, coarne, copite, plume și epidermă.
La fel ca colagenul, aceste proteine conțin în structura lor o proporție abundentă de aminoacizi mici, cum ar fi glicina și alanina, care fac posibilă stabilirea helicelor alfa. Structura moleculară a a-cheratinei este alcătuită din trei regiuni diferite: (1) fibrilele sau helicele cristaline, (2) domeniile terminale ale filamentelor și (3) matricea..
Helicile sunt două și formează un dimer care seamănă cu o spirală înfășurată care este ținută împreună datorită prezenței legăturilor sau a punților disulfură (S-S). Fiecare dintre helici are aproximativ 3,6 reziduuri de aminoacizi în fiecare rând pe care o face și este alcătuită din aproximativ 310 aminoacizi..
Aceste bobine înfășurate pot fi apoi asociate pentru a forma o structură cunoscută sub numele de protofilament sau protofibrilă, care are capacitatea de a se asambla cu altele de același tip..
Protofilamentele posedă capete N-elicoidale și C-terminale, care sunt bogate în reziduuri de cisteină și care sunt atașate la miez sau regiunea matricei. Aceste molecule se polimerizează pentru a forma filamente intermediare care au un diametru apropiat de 7 nm..
Se disting două tipuri de filamente intermediare compuse din keratină: filamente intermediare acide (tip I) și bazice (tip II). Acestea sunt încorporate într-o matrice proteică și modul în care sunt dispuse aceste filamente influențează direct proprietățile mecanice ale structurii pe care o formează..
În filamentele de tip I, helicile sunt conectate între ele prin intermediul a trei „conectori elicoidali” cunoscuți sub numele de L1, L12 și L2 și despre care se crede că oferă flexibilitate domeniului elicoidal. În filamentele de tip II există, în plus, două subdomenii care se găsesc între domeniile elicoidale.
Dacă se analizează structura unui păr tipic, acesta are un diametru de aproximativ 20 microni și este compus din celule moarte care conțin macrofibrile împachetate care sunt orientate în paralel (una lângă alta).
Macrofibrilele sunt alcătuite din microfibrile, care au un diametru mai mic și sunt legate între ele printr-o substanță proteică amorfă cu un conținut ridicat de sulf..
Aceste microfibrile sunt grupuri de protofibrile mai mici cu un model de organizare 9 + 2, ceea ce înseamnă că nouă protofibrile înconjoară două protofibrile centrale; toate aceste structuri sunt compuse în esență din α-cheratină.
În funcție de conținutul de sulf pe care îl au, α-cheratinele pot fi clasificate ca cheratine moi sau cheratine dure. Acest lucru are legătură cu forța de rezistență mecanică impusă de legăturile disulfidice din structura proteinei..
Grupul de keratine dure include cele care fac parte din păr, coarne și unghii, în timp ce keratinele moi sunt reprezentate de filamentele găsite în piele și bataturi..
Legăturile disulfidice pot fi îndepărtate prin aplicarea unui agent reducător, astfel încât structurile compuse din keratină nu sunt ușor de digerat de animale, cu excepția cazului în care au intestine bogate în mercaptani, cum este cazul unor insecte..
Β-keratinele sunt mult mai puternice decât α-keratinele și se găsesc la reptile și păsări ca parte a ghearelor, solzilor, penelor și ciocurilor. La geckos, microviliții găsiți pe picioare (ciuperci) sunt, de asemenea, alcătuite din această proteină..
Structura sa moleculară este compusă din foi pliate β formate din lanțuri polipeptidice antiparalele care sunt unite între ele prin legături sau legături de hidrogen. Aceste lanțuri, unul lângă celălalt, formează suprafețe mici rigide și plane, ușor pliate.
Funcțiile keratinei sunt legate, mai presus de toate, de tipul de structură pe care îl construiește și de locul din corpul animalului unde se găsește.
La fel ca alte proteine fibroase, conferă stabilitate și rigiditate structurală celulelor, deoarece aparține familiei numeroase de proteine cunoscută sub numele de familia filamentelor intermediare, care sunt proteine ale citoscheletului..
Stratul superior al pielii animalelor superioare are o rețea mare de filamente intermediare formate din keratină. Acest strat se numește epiderma și are o grosime cuprinsă între 30 microni și 1 nm la om..
Epiderma funcționează ca o barieră de protecție împotriva diferitelor tipuri de stres mecanic și chimic și este sintetizată de un tip special de celule numite „keratinocite”.
În plus față de epidermă, există un strat și mai extern care se varsă constant și este cunoscut sub numele de strat cornos, care îndeplinește funcții similare..
Spinii și panele sunt, de asemenea, folosite de diferite animale pentru propria lor protecție împotriva prădătorilor și a altor agresori..
„Armura” pangolinilor, mici mamifere insectivore care locuiesc în Asia și Africa, este de asemenea compusă din „solzi” de keratină care îi protejează..
Coarnele sunt observate la animalele din familia Bovidae, adică la vaci, oi și capre. Sunt structuri foarte puternice și rezistente, iar animalele care le au le folosesc ca organe de apărare și curte..
Coarnele sunt formate dintr-un centru osos compus din os „spongios” care este acoperit de piele care se proiectează din zona posterioară a craniului..
Ghearele și unghiile, pe lângă funcțiile lor de hrănire și reținere, servesc și animalelor ca „arme” de apărare împotriva atacatorilor și prădătorilor..
Ciocurile păsărilor au mai multe scopuri, printre care hrana, apărarea, curtarea, schimbul de căldură și îngrijirea, printre altele. Soiuri multiple de ciocuri se găsesc în natură la păsări, mai ales în ceea ce privește forma, culoarea, dimensiunea și rezistența maxilarelor asociate..
Ciocurile sunt compuse, ca și coarnele, dintr-un centru osos care iese din craniu și acoperit cu foi puternice de β-keratină..
Dinții animalelor care nu sunt maxilar (vertebratele „ancestrale”) sunt compuse din cheratină și, la fel ca dinții vertebratelor „superioare”, au funcții multiple în hrănire și apărare..
Copitele multor animale rumegătoare și ungulate (cai, măgari, elani etc.) sunt fabricate din keratină, sunt foarte rezistente și sunt concepute pentru a proteja picioarele și a ajuta la mișcare.
Penele, care sunt folosite și de păsări pentru a se deplasa, sunt compuse din β-keratină. Aceste structuri au și funcții de camuflaj, curte, izolare termică și hidroizolație..
Industria textilă este unul dintre principalii exploatatori ai structurilor keratinizate, antropocentric vorbind. Lana și părul multor animale sunt importante la nivel industrial, deoarece odată cu ele sunt fabricate diferite articole de îmbrăcăminte care sunt utile bărbaților din diferite puncte de vedere.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.