Jenis, Struktur, Lokasi dan Fungsi Keratin

The keratin Ia adalah protein berserabut yang tidak larut yang merupakan bahagian struktur sel dan integumen banyak organisma, terutama haiwan vertebrata. Ia mempunyai pelbagai bentuk dan sedikit reaktif, secara kimia.

Strukturnya mula -mula digambarkan oleh saintis Linus Pauling dan Robert Corey pada tahun 1951, sambil menganalisis struktur rambut haiwan. Penyelidik ini juga memberi petunjuk mengenai struktur myosin tisu otot

Skim Organisasi Alfa-Queratin (Sumber: MLPATTON [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Selepas kolagen, ia adalah salah satu protein haiwan yang paling penting dan mewakili sebahagian besar berat kering rambut, bulu, kuku, cakar dan kuku, bulu, tanduk dan sebahagian besar lapisan luar kulit.

Unsur -unsur haiwan yang "keratinized" boleh mempunyai morfologi yang sangat berbeza yang bergantung, secara besar -besaran, pada fungsi yang mereka lakukan dalam setiap organisma tertentu.

Keratin adalah protein yang mempunyai ciri -ciri yang memberikan kecekapan mekanikal yang hebat dari segi ketegangan dan pemampatan. Ia dihasilkan oleh jenis sel khas yang dipanggil "keratinosit", yang biasanya mati setelah menghasilkannya.

Beberapa penulis mengesahkan bahawa keratin dinyatakan dalam stadium kain dan panggung. Pada manusia terdapat lebih daripada 30 gen pengekodan untuk protein ini dan ini tergolong dalam keluarga yang berkembang untuk beberapa pusingan duplikasi genetik.

[TOC]

Jenis keratin dan struktur mereka

Terdapat, pada dasarnya, dua jenis keratin: α dan β. Ini dibezakan dengan memiliki struktur asas yang terdiri daripada rantaian polipeptida yang boleh didaftarkan sebagai kipas alpha (α-queratinas) atau bergabung selari sebagai lembaran β-pleated (β-cheap).

α-Queratinas

Jenis keratin ini paling banyak dikaji dan diketahui bahawa mamalia mempunyai sekurang -kurangnya 30 varian yang berbeza dari jenis keratin ini. Dalam haiwan ini, α-itu adalah sebahagian daripada kuku, rambut, tanduk, topi keledar, pancang dan epidermis.

Seperti kolagen, protein ini mengandungi struktur mereka sebilangan besar asid amino kecil seperti gliserin dan alanin, yang mana yang memungkinkan penubuhan kipas alfa. Struktur molekul α-queratin terdiri daripada tiga kawasan yang berbeza: (1) fibril kristal atau kipas, (2) domain terminal filamen dan (3) matriks.

Kipas adalah dua dan membentuk dimer yang menyerupai lingkaran bergelung yang tetap bersatu terima kasih kerana kehadiran pautan atau jambatan disulfur (S-S). Setiap kipas mempunyai kira -kira 3.6 sisa asid amino pada setiap giliran yang memberikan dan terdiri daripada lebih kurang 310 asid amino.

Ia dapat melayani anda: Flora dan Fauna dari Sierra Ecuador: Spesies Wakil

Spiral bergelung ini kemudiannya boleh dikaitkan untuk membentuk struktur yang dikenali sebagai protofilament atau protofibrilla, yang mempunyai keupayaan untuk berkumpul dengan orang lain dari jenis yang sama.

Protofilamen mempunyai N- dan C-terminals hujung bukan helical yang kaya dengan sisa sistein dan yang dilampirkan ke rantau tengah atau matriks. Molekul ini polimerisasi untuk membentuk filamen perantaraan yang mempunyai diameter hampir 7nm.

Dua jenis filamen pertengahan yang terdiri daripada keratin dibezakan: filamen berasid pertengahan (jenis I) dan asas -asas (jenis II). Ini tertanam dalam matriks protein dan cara di mana filamen -filamen ini diperintahkan secara langsung mempengaruhi sifat -sifat mekanik struktur yang membentuk.

Dalam filamen Jenis I, kipas saling berhubung dengan tiga "penyambung heliks" yang dikenali sebagai L1, L12 dan L2 dan yang dianggap memberikan fleksibiliti kepada domain heliks. Dalam filamen jenis II terdapat juga dua subdomain yang antara domain heliks.

Contoh struktur dengan α-Queratinas: rambut

Sekiranya struktur rambut biasa dianalisis, ia mempunyai diameter kira -kira 20 mikron dan terdiri daripada sel mati yang mengandungi.

Rambut mamalia, seperti lembu ini, terdiri daripada keratin (sumber: Frank Winkler melalui Pixabay.com)

Macropibrils terdiri daripada microfibrils, yang mempunyai diameter kurang dan bergabung antara satu sama lain melalui bahan protein amorf dengan kandungan sulfur yang tinggi.

Mikrofibril ini adalah kumpulan protofibrils yang lebih kecil dengan corak organisasi 9+2, yang bermaksud bahawa sembilan protofibrillas mengelilingi dua protofibril pusat; Semua struktur ini pada dasarnya terdiri daripada α-Queratin.

Keratin lembut dan keratin keras

Bergantung pada kandungan sulfur yang mereka ada, α-Queratinas boleh diklasifikasikan sebagai keratin lembut atau keratin keras. Ini berkaitan dengan daya rintangan mekanikal yang dikenakan oleh pautan disulfida dalam struktur protein.

Dalam kumpulan keratin keras, mereka yang merupakan sebahagian daripada rambut, tanduk dan kuku dimasukkan, manakala keratin lembut diwakili oleh filamen yang terdapat di kulit dan calluses.

Bon disulfida boleh dihapuskan dengan menggunakan ejen pengurangan, jadi struktur yang terdiri daripada keratin tidak mudah dihadam oleh haiwan, kecuali jika mereka mempunyai usus yang kaya dengan barangan, seperti halnya dengan beberapa serangga.

Ia dapat melayani anda: fikologi

β-Queratinas

Β-Itu jauh lebih kuat daripada α-queratinas dan terdapat dalam reptilia dan burung sebagai sebahagian daripada cakar, skala, bulu dan puncak. Di tokek, mikro yang terdapat di kaki mereka (cendawan) juga terdiri daripada protein ini.

Struktur molekulnya terdiri daripada lembaran β yang dibentuk oleh rantai polipeptida antiparallete yang mengikat bersama melalui ikatan atau jambatan hidrogen. Rantai ini, bersebelahan, membentuk permukaan tegar dan rata kecil, sedikit dilipat.

Di mana anda dan apakah fungsi anda?

Fungsi keratin berkaitan, di atas semua, kepada jenis struktur yang dibina dan tempat badan haiwan di mana ia berada.

Seperti protein berserabut lain, ini memberikan kestabilan dan ketegaran struktur ke sel, kerana ia tergolong dalam keluarga protein yang hebat yang dikenali sebagai keluarga filamen perantaraan, yang merupakan protein sitoskeleton.

Dalam perlindungan dan liputan

Lapisan atas kulit haiwan atas mempunyai rangkaian filamen pertengahan yang besar yang dibentuk oleh keratin. Lapisan ini dipanggil epidermis dan mempunyai antara 30 mikron dan tebal 1 nm pada manusia.

Epidermis berfungsi sebagai penghalang perlindungan terhadap pelbagai jenis tekanan mekanikal dan kimia dan disintesis oleh jenis sel khas yang disebut "keratinosit".

Sebagai tambahan kepada epidermis, terdapat lebih banyak lapisan luaran yang sentiasa bergerak.

Espinas dan Púas juga digunakan oleh pelbagai haiwan untuk perlindungan mereka sendiri terhadap pemangsa dan penyerang lain.

"Perisai" pangolin, beberapa mamalia insektivor kecil yang mendiami Asia dan Afrika, juga terdiri daripada "skala" keratin yang melindungi mereka.

Dalam pertahanan dan fungsi lain

Tanduk diperhatikan pada haiwan keluarga Bovidae, iaitu, dalam lembu, kambing dan kambing. Mereka adalah struktur yang sangat kuat dan tahan dan haiwan yang memanfaatkannya sebagai pertahanan dan badan pacaran.

Tanduk dibentuk oleh pusat tulang yang terdiri daripada tulang "spongy" yang diliputi oleh kulit yang diproyeksikan dari zon posterior tengkorak.

Kuku adalah contoh lain bahagian badan yang terdiri daripada keratin (sumber: stok adobe melalui pixabay.com)

Cakar dan kuku, sebagai tambahan kepada fungsi mereka dalam makanan dan sokongan, juga melayani haiwan sebagai pertahanan "senjata" terhadap penyerang dan pemangsa.

Boleh melayani anda: Teori fixist: konsep, postulat dan penulis

Puncak burung memenuhi beberapa tujuan, antaranya makanan, pertahanan, pacaran, pertukaran haba, dan tandas, antara lain, antara lain. Pelbagai jenis picos pada burung ditemui di alam semula jadi, terutamanya dari segi bentuk, warna, saiz dan kekuatan rahang yang berkaitan.

Puncaknya terdiri, seperti tanduk, oleh pusat tulang yang diproyeksikan dari tengkorak dan ditutup dengan lembaran β-queratin tahan.

Gigi haiwan yang tidak disahkan (vertebrata "nenek moyang") terdiri daripada keratin dan, seperti gigi vertebrata "unggul", mempunyai pelbagai fungsi dalam makanan dan pertahanan.

Dalam pergerakan

Helmet banyak haiwan ruminan dan egulasi (kuda, keldai, alces, dll.) Mereka terdiri daripada keratin, mereka sangat tahan dan direka untuk melindungi kaki dan bekerjasama dalam pergerakan itu.

Bulu, yang juga digunakan oleh burung untuk bergerak, terdiri daripada β-murah. Struktur ini, di samping itu, mempunyai fungsi dalam penyamaran, dalam pacaran, penebat haba dan ketidakmampuan.

Bulu dan puncak burung juga terdiri daripada keratin (sumber: couleur, melalui pixabay.com)

Dalam industri

Industri tekstil adalah salah satu pengeksploitasi utama struktur keratin, secara antropentrik. Bulu dan rambut banyak haiwan penting di peringkat perindustrian, kerana dengan mereka pelbagai pakaian yang berguna untuk lelaki dari pelbagai sudut pandangan dihasilkan.

Rujukan

1. Koolman, j., & Roehm, k. (2005). Atlas warna biokimia (Edisi ke -2.). New York, Amerika Syarikat: Thieme.
2. Mathews, c., Van holde, k., & Ahern, k. (2000). Biokimia (Edisi ke -3.). San Francisco, California: Pearson.
3. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (Edisi ke -5.).
4. Pauling, l., & Corey, r. (1951). Struktur rambut, otot, dan protein yang berkaitan. Kimia, 37, 261-271.
5. Phillips, d., Korge, b., & James, w. (1994). Keratin dan keratinisasi. Jurnal Akademi Dermatologi Amerika, 30(1), 85-102.
6. Rouse, j. G., & Dyke, m. Dan. Pergi. (2010). Kajian semula biomaterial berasaskan keratin untuk aplikasi bioperubatan. Bahan, 3, 999-1014.
7. Smith, f. J. D. (2003). Genetik molekul gangguan keratin. Am J Clin Dermatol, 4(5), 347-364.
8. Voet, d., & Voet, j. (2006). Biokimia (Edisi ke -3.). Pan -American Editorial.
9. Wang, b., Yang, w., McKitrick, j., & Meyers, m. Ke. (2016). Keratin: struktur, sifat mekanikal, kejadian dalam organisma biologi, dan usaha di bioinspirasi. Kemajuan dalam Sains Bahan.