Jenis keratin, struktur, lokasi dan fungsi

Itu keratin Ini adalah protein berserat yang tidak larut yang merupakan bagian struktural dari sel dan integumen banyak organisme, terutama hewan vertebrata. Ini memiliki bentuk yang sangat bervariasi dan sedikit reaktif, secara kimia.

Strukturnya pertama kali dijelaskan oleh para ilmuwan Linus Pauling dan Robert Corey pada tahun 1951, saat menganalisis struktur rambut hewan. Para peneliti ini juga memberikan indikasi tentang struktur myosin jaringan otot

Skema Organisasi Alfa-Queratin (Sumber: Mlpatton [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Setelah kolagen, ini adalah salah satu protein paling penting dari hewan dan mewakili sebagian besar berat kering rambut, wol, kuku, cakar dan kuku, bulu, tanduk dan bagian substansial dari lapisan luar kulit.

Unsur -unsur "keratin" hewan dapat memiliki morfologi yang sangat berbeda yang tergantung, sebagian besar, pada fungsi yang mereka berikan di setiap organisme tertentu.

Keratin adalah protein yang memiliki karakteristik yang memberikan efisiensi mekanis yang luar biasa dalam hal ketegangan dan kompresi. Ini diproduksi oleh jenis sel khusus yang disebut "keratinosit", yang biasanya mati setelah mereka memproduksinya.

Beberapa penulis menegaskan bahwa keratin diekspresikan dalam stadion kain dan panggung. Pada manusia ada lebih dari 30 gen pengkodean untuk protein ini dan ini milik keluarga yang berevolusi untuk beberapa putaran duplikasi genetik.

[TOC]

Jenis keratin dan strukturnya

Pada dasarnya, ada dua jenis keratin: α dan β. Ini dibedakan dengan memiliki struktur dasar yang terutama terdiri dari rantai polipeptida yang dapat terdaftar sebagai baling-baling alfa (α-queratinas) atau bergabung secara paralel sebagai lembaran β-lipit (β-cheap).

α-queratinas

Jenis keratin ini adalah yang paling dipelajari dan diketahui bahwa mamalia memiliki setidaknya 30 varian berbeda dari jenis keratin ini. Pada hewan-hewan ini, α-itu adalah bagian dari kuku, rambut, tanduk, helm, paku dan epidermis.

Seperti kolagen, protein -protein ini mengandung dalam strukturnya proporsi asam amino kecil seperti glisin dan alanin, yang merupakan yang memungkinkan pembentukan baling -baling alfa. Struktur molekul α-queratin terdiri dari tiga daerah yang berbeda: (1) fibril atau baling-baling kristal, (2) domain terminal filamen dan (3) matriks.

Baling-baling adalah dua dan membentuk dimer yang menyerupai spiral melingkar yang tetap bersatu berkat keberadaan tautan atau jembatan disulfur (S-S). Masing -masing baling -baling memiliki sekitar 3.6 limbah asam amino di setiap belokan yang memberi dan terdiri dari lebih atau kurang 310 asam amino.

Itu dapat melayani Anda: flora dan fauna dari Sierra Ekuador: Spesies Representatif

Spiral yang melingkar ini kemudian dapat dikaitkan untuk membentuk struktur yang dikenal sebagai protofilamen atau protofibrilla, yang memiliki kemampuan untuk berkumpul dengan orang lain dari tipe yang sama.

Protofilamen memiliki ujung non-heliks N- dan C yang kaya akan residu sistein dan yang melekat pada wilayah pusat atau matriks. Molekul -molekul ini terpolimerisasi untuk membentuk filamen menengah yang memiliki diameter mendekati 7nm.

Dua jenis filamen menengah yang terdiri dari keratin dibedakan: filamen asam menengah (tipe I) dan dasar -dasarnya (tipe II). Ini tertanam dalam matriks protein dan cara di mana filamen ini dipesan secara langsung mempengaruhi sifat mekanik dari struktur yang membentuk.

Dalam filamen tipe I, baling -baling terhubung satu sama lain dengan menggunakan tiga "konektor heliks" yang dikenal sebagai L1, L12 dan L2 dan yang dianggap memberikan fleksibilitas pada domain heliks. Dalam filamen tipe II ada juga dua subdomain yang termasuk di antara domain heliks.

Contoh struktur dengan α-queratinas: rambut

Jika struktur rambut khas dianalisis, ia memiliki diameter perkiraan 20 mikron dan terdiri dari sel -sel mati mengandung.

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

Makropibril terdiri dari mikrofibril, yang memiliki diameter lebih sedikit dan saling bergabung melalui zat protein amorf dengan kandungan sulfur tinggi.

Microfibril ini adalah kelompok protofibril yang lebih kecil dengan pola organisasi 9+2, yang berarti bahwa sembilan protofibrillas mengelilingi dua protofibril pusat; Semua struktur ini pada dasarnya terdiri dari α-queratin.

Keratin lembut dan keratin keras

Bergantung pada kandungan sulfur yang mereka miliki, α-queratinas dapat diklasifikasikan sebagai keratin lunak atau keratin keras. Ini berkaitan dengan gaya resistensi mekanik yang dipaksakan oleh hubungan disulfida dalam struktur protein.

Dalam kelompok keratin keras, yang merupakan bagian dari rambut, tanduk dan kuku dimasukkan, sedangkan keratin lembut diwakili oleh filamen yang ditemukan di kulit dan kapalan.

Ikatan disulfida dapat dihilangkan dengan menerapkan agen pereduksi, sehingga struktur yang terdiri dari keratin tidak mudah dicerna oleh hewan, kecuali mereka memiliki usus yang kaya akan barang dagangan, seperti halnya dengan beberapa serangga.

Itu bisa melayani Anda: fikologi

β-queratinas

Β-yang jauh lebih kuat dari α-queratinas dan ditemukan pada reptil dan burung sebagai bagian dari cakar, sisik, bulu dan puncak. Di tokek, mikroving yang ditemukan di kaki mereka (jamur) juga terdiri dari protein ini.

Struktur molekulnya terbuat dari lembaran berpasir β yang dibentuk oleh rantai polipeptida antiparalet yang mengikat bersama melalui ikatan atau jembatan hidrogen. Rantai ini, di samping satu sama lain, membentuk permukaan kecil yang kaku dan datar, sedikit terlipat.

Di mana Anda dan apa fungsi Anda?

Fungsi keratin terkait, di atas segalanya, dengan jenis struktur yang dibangun dan tempat tubuh hewan tempat ia berada.

Seperti protein berserat lainnya, ini memberikan stabilitas dan kekakuan struktural pada sel, karena itu milik keluarga besar protein yang dikenal sebagai keluarga filamen perantara, yang merupakan protein sitoskeleton.

Dalam perlindungan dan cakupan

Lapisan atas kulit hewan atas memiliki jaringan besar filamen menengah yang dibentuk oleh keratin. Lapisan ini disebut epidermis dan memiliki antara 30 mikron dan tebal 1 nm pada manusia.

Epidermis berfungsi sebagai penghalang pelindung terhadap berbagai jenis stres mekanik dan kimia dan disintesis oleh jenis sel khusus yang disebut "keratinosit".

Selain epidermis, ada lebih banyak lapisan eksternal yang terus bergerak.

Espinas dan Púas juga digunakan oleh berbagai hewan untuk perlindungan mereka sendiri terhadap predator dan agresor lainnya.

"Baju besi" pangolin, beberapa mamalia serangga kecil yang mendiami Asia dan Afrika, juga terdiri dari "timbangan" keratin yang melindungi mereka.

Di pertahanan dan fungsi lainnya

Tanduk diamati pada hewan keluarga Bovidae, yaitu, pada sapi, domba dan kambing. Mereka adalah struktur yang sangat kuat dan resisten dan hewan yang memiliki mereka mempekerjakan mereka sebagai badan pertahanan dan pacaran.

Tanduk dibentuk oleh pusat tulang yang terdiri dari tulang "spons" yang ditutupi oleh kulit yang diproyeksikan dari zona posterior tengkorak.

Kuku adalah contoh lain dari bagian tubuh yang terdiri dari keratin (Sumber: Adobe Stock via Pixabay.com)

Cakar dan kuku, selain fungsi mereka dalam makanan dan dukungan, juga melayani hewan sebagai pertahanan "senjata" terhadap penyerang dan pemangsa.

Dapat melayani Anda: teori fixist: konsep, postulat dan penulis

Puncak burung memenuhi beberapa tujuan, di antaranya makanan, pertahanan, pacaran, pertukaran panas, dan toilet, antara lain, antara lain. Berbagai varietas picos pada burung ditemukan di alam, terutama dalam hal bentuk, warna, ukuran dan kekuatan rahang yang terkait.

Puncaknya disusun, seperti tanduk, oleh pusat tulang yang diproyeksikan dari tengkorak dan ditutupi dengan lembaran β-queratin yang resisten.

Gigi dari hewan yang tidak lelibulasi (vertebrata "leluhur") terdiri dari keratin dan, seperti gigi vertebrata "superior", memiliki banyak fungsi dalam makanan dan pertahanan.

Dalam gerakan

Helm dari banyak hewan ruminansia dan berugi (kuda, keledai, alces, dll.) Mereka terdiri dari keratin, mereka sangat tahan dan dirancang untuk melindungi kaki dan berkolaborasi dalam gerakan.

Bulu, yang juga digunakan oleh burung untuk bergerak, terdiri dari β-cheap. Struktur ini, di samping itu, memiliki fungsi dalam kamuflase, dalam pacaran, dalam isolasi termal dan ketidakmampuan.

Bulu dan puncak burung juga terdiri dari keratin (Sumber: Couleur, melalui Pixabay.com)

Di industri

Industri tekstil adalah salah satu pengeksploitasi utama struktur keratin, berbicara secara antroposentris. Wol dan rambut banyak hewan penting di tingkat industri, karena dengan mereka berbagai pakaian yang berguna bagi pria dari berbagai sudut pandang diproduksi.

Referensi

1. Koolman, J., & Roehm, k. (2005). Atlas dari warna biokimia (Edisi ke -2.). New York, AS: 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 -prinsip biokimia lehninger. Edisi Omega (Edisi ke -5.).
4. Pauling, l., & Corey, R. (1951). Struktur rambut, otot, dan protein terkait. 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). Ulasan biomaterial berbasis keratin untuk aplikasi biomedis. Bahan, 3, 999-1014.
7. Smith, f. J. D. (2003). Genetika molekuler gangguan keratin. Am J Clin Dermatol, 4(5), 347-364.
8. Voet, d., & Voet, J. (2006). Biokimia (Edisi ke -3.). Editorial medis Pan -American.
9. Wang, b., Yang, w., McKitrick, J., & Meyers, m. KE. (2016). Keratin: Struktur, sifat mekanik, kejadian dalam organisme biologis, dan upaya bioinspirasi. Kemajuan dalam Ilmu Material.