Keratintyper, struktur, beliggenhet og funksjoner

De keratin Det er et uoppløselig fibrøst protein som er en strukturell del av cellene og integumentene til mange organismer, spesielt av virveldyr. Den har veldig varierte former og er lite reaktiv, kjemisk sett.

Strukturen ble først beskrevet av forskere Linus Pauling og Robert Corey i 1951, mens han analyserte dyrehårstruktur. Disse forskerne ga også indikasjoner på strukturen til myosin av muskelvev

Alfa-Queratin Organization Scheme (Kilde: MLPATTON [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Etter kollagen er det et av de viktigste proteiner av dyr og representerer det meste av tørre vekt på håret, ull, negler, klør og høve, fjær, horn og betydelig del av det ytre laget av huden.

De "keratiniserte" elementene i dyr kan ha veldig forskjellige morfologier som i stor grad er avhengig av funksjonen de utøver i hver enkelt organisme.

Keratin er et protein som har egenskaper som gir det stor mekanisk effektivitet når det gjelder spenning og kompresjon. Det er produsert av en spesiell type celler som kalles "keratinocytter", som vanligvis dør etter at de produserer det.

Noen forfattere bekrefter at keratiner kommer til uttrykk i et stoff- og scenestadion. Hos mennesker er det mer enn 30 kodingsgener for disse proteinene, og disse tilhører en familie som utviklet seg i flere runder med genetisk duplisering.

[TOC]

Typer keratiner og deres struktur

Det er egentlig to typer keratiner: α og β. Disse kjennetegnes ved å ha en grunnleggende struktur som først og fremst er sammensatt av polypeptidkjeder som kan registreres som alfa-propeller (α-queratinas) eller slå seg sammen parallelle som de ß-plagede arkene (β-Cheratins).

α-queratinas

Denne typen keratin er den mest studerte, og det er kjent at pattedyr har minst 30 forskjellige varianter av denne typen keratin. Hos disse dyrene er α-som er en del av negler, hår, horn, hjelmer, pigger og epidermis.

I likhet med kollagenet inneholder disse proteinene i strukturen en rik andel av små aminosyrer som glycin og alanin, som er de som muliggjør etablering av alfa -propeller. Molekylstrukturen til en a-queratin består av tre forskjellige regioner: (1) krystallinske fibriller eller propeller, (2) terminaldomenene til filamentene og (3) matrisen.

Propellene er to og danner en dimer som ligner en kveilet spiral som forblir samlet takket være tilstedeværelsen av lenker eller disulfur broer (S-S). Hver av propellene har omtrent 3.6 aminosyreavfall i hver sving som gir og består av mer eller mindre 310 aminosyrer.

Det kan tjene deg: flora og fauna av den ecuadorianske Sierra: Representative arter

Disse kveilede spiralene kan deretter assosieres for å danne en struktur kjent som protofilament eller protofibrilla, som har evnen til å samles med andre av samme type.

Protofilamenter har N- og C-terminaler ikke-helikale ender som er rike på cysteinrester og som er festet til den sentrale regionen eller matrisen. Disse molekylene polymeriserer for å danne de mellomliggende filamentene som har en diameter nær 7nm.

To typer mellomliggende filamenter sammensatt av keratin skilles ut: de mellomliggende sure filamentene (type I) og det grunnleggende (type II). Disse er innebygd i en proteinmatrise og måten disse filamentene bestilles direkte påvirker de mekaniske egenskapene til strukturen som utgjør.

I filamenter type I kobler propeller med hverandre ved hjelp av tre "spiralformede kontakter" kjent som L1, L12 og L2, og som antas å gi fleksibilitet til det spiralformede domenet. I filamenter type II er det også to underdomener som er blant de spiralformede domenene.

Eksempel på en struktur med α-queratinas: hår

Hvis strukturen til et typisk hår blir analysert, har det en omtrentlig diameter på 20 mikron og er sammensatt av døde celler inneholder.

Pattedyrhår, som denne kua, er sammensatt av keratin (kilde: Frank Winkler via Pixabay.com)

Makropibriller består av mikrofibriller, som har mindre diameter og er forbundet med hverandre gjennom et amorf proteinstoff med høyt svovelinnhold.

Disse mikrofibriller er grupper av mindre protofibriller med et 9+2 organisasjonsmønster, noe som betyr at ni protofibrillaer omgir to sentrale protofibriller; Alle disse strukturene er i hovedsak sammensatt av α-queratin.

Myke keratiner og harde keratiner

Avhengig av svovelinnholdet de har, kan α-queratinas klassifiseres som myke keratiner eller harde keratiner. Dette har å gjøre med den mekaniske motstandskraften pålagt av disulfidkoblingene i proteinstrukturen.

I gruppen av harde keratiner er de som er en del av håret, hornene og neglene inkludert, mens myke keratiner er representert av filamentene som finnes i huden og kallusene.

Disulfidbindingene kan elimineres ved å bruke et reduksjonsmiddel, så strukturene som er sammensatt av keratin er ikke lett fordøyelig av dyr, med mindre de har tarm rike på varer, som tilfellet er med noen insekter.

Det kan tjene deg: fikologi

β-queratinas

Β-som er mye sterkere enn α-queratinas og finnes i krypdyr og fugler som en del av klør, skalaer, fjær og topper. I gekkoene er også mikrovingene som finnes i beina (soppen) sammensatt av dette proteinet.

Den molekylære strukturen består av ß-pelte ark dannet av antiparallete polypeptidkjeder som binder seg sammen gjennom bindinger eller hydrogenbroer. Disse kjedene, ved siden av hverandre, danner små stive og flate overflater, litt brettet.

Hvor er du og hva er dine funksjoner?

Keratinfunksjonene er fremfor alt relatert til den type struktur den bygger og stedet for dyrets kropp der det ligger.

Som andre fibrøse proteiner, gir dette stabilitet og strukturell stivhet til cellene, siden det tilhører den store familien av protein kjent som familien av mellomliggende filamenter, som er proteiner i cytoskjelettet.

I beskyttelse og dekning

Det øvre laget av huden på de øvre dyrene har et stort nettverk av mellomliggende filamenter dannet av keratin. Dette laget kalles epidermis og har mellom 30 mikron og 1 nm tykk hos mennesker.

Epidermis fungerer som en beskyttende barriere mot forskjellige typer mekanisk og kjemisk stress og syntetiseres av en spesiell type celler kalt "keratinocytter".

I tillegg til overhuden, er det et enda mer ytre lag som hele tiden beveger seg.

Espinas og Púas brukes også av forskjellige dyr til egen beskyttelse mot rovdyr og andre aggressorer.

"Rustningen" av pangolinene, noen små insektive pattedyr som bor i Asia og Afrika, er også sammensatt av "skalaer" av keratin som beskytter dem.

I forsvar og andre funksjoner

Hornene blir observert hos dyr fra Bovidae -familien, det vil si i kyr, sauer og geiter. De er veldig sterke og resistente strukturer, og dyrene som får dem til å bruke dem som forsvars- og frieriorganer.

Hornene er dannet av et beinsenter sammensatt av "svampete" bein som er dekket av hud som er projisert fra den bakre sonen til hodeskallen.

Negler er et annet eksempel på kroppsdeler sammensatt av keratin (Kilde: Adobe Stock via Pixabay.com)

Klørne og neglene, i tillegg til deres funksjoner innen mat og støtte, tjener også dyr som "våpen" forsvar mot angripere og rovdyr.

Kan tjene deg: Fixistteori: konsept, postulater og forfattere

Bird Peaks oppfyller flere formål, blant annet mat, forsvar, frieri, varmeutveksling og toalett, blant andre, blant andre. Flere varianter av picos hos fugler finnes i naturen, spesielt med tanke på form, farge, størrelse og styrke på de tilhørende kjevene.

Toppene er sammensatt, og det samme er hornene, av et beinsenter som er projisert fra hodeskallen og er dekket med resistente ß-queratinark.

Tennene til vantro dyr ("forfedres" virveldyr) er sammensatt av keratin, og i likhet med tennene til "overlegne" har virveldyrene flere funksjoner i mat og forsvar.

I bevegelsen

Hjelmer til mange drøvtyggere og ugulerte dyr (hester, esler, alces, etc.) De er sammensatt av keratin, de er veldig motstandsdyktige og designet for å beskytte bena og samarbeide i bevegelsen.

Fjærene, som også brukes av fugler til å bevege seg, er sammensatt av ß-billig. Disse strukturene har i tillegg funksjoner i kamuflasje, i frieri, i termisk isolasjon og i ugjennomtrengelighet.

Fjærene og toppen av fuglene er også sammensatt av keratin (kilde: couleur, via pixabay.com)

I bransjen

Tekstilindustrien er en av de viktigste utnytterne av de keratiniserte strukturer, antroposentrisk sett. Ullen og håret til mange dyr er viktige på industrielt nivå, for med dem er forskjellige plagg som er nyttige for menn fra forskjellige synspunkter produsert.

Referanser

1. Koolman, J., & ROEHM, K. (2005). Atlas of Biochemistry Color (2. utg.). New York, USA: Thieme.
2. Mathews, c., Van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
3. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega -utgaver (5. utg.).
4. Pauling, l., & Corey, r. (1951). Strukturen av hår, muskler og relaterte proteiner. Kjemi, 37, 261-271.
5. Phillips, d., Korge, f., & James, w. (1994). Keratin og keratinisering. Journal of the American Academy of Dermatology, 30(1), 85-102.
6. Rouse, J. G., & Dyke, m. OG. Gå. (2010). En gjennomgang av keratinbaserte biomaterialer for biomedisinske applikasjoner. Materialer, 3, 999-1014.
7. Smith, f. J. D. (2003). Molekylær genetikk av keratinforstyrrelser. Am J Clin Dermatol, 4(5), 347-364.
8. Voet, d., & Voet, j. (2006). Biokjemi (3. utg.). Pan -American Medical Editorial.
9. Wang, f., Yang, w., McKitrick, J., & Meyers, m. TIL. (2016). Keratin: Struktur, mekaniske egenskaper, forekomst i biologiske organismer og innsats ved bioinspirasjon. Fremgang i materialvitenskap.