الكيراتين هو جانب مهم للغاية في الكثير من الحياة الحيوانية على كوكب الأرض. هذا البروتين مشتق من خلايا خاصة موجودة تحت جلد الحيوان ، وهو مكون أساسي في الجلد والشعر والحواجز الواقية الأخرى التي تحدد الهياكل الخارجية للبشر ، الثدييات الأخرى ، الطيور والزواحف. تحدد خصائص الكيراتين العديد من مظاهرها المختلفة واستخداماتها.
تكوين الكيراتين
أشكال الكيراتين في الخلايا الخاصة ، والمعروفة باسم الخلايا الكيراتينية ، وتقع في الأجزاء السفلية من طبقات الجلد الحيوانية. يتكون هذا البروتين الليفي في عملية تعرف باسم التقرن حيث تقوم الخلايا الكيراتينية في الطبقات السفلى من الجلد بصنع وتخزين الكيراتين داخل السيتوبلازم في الخلية. ومع تقدم عمر الخلايا ، تبدأ الخلايا الأحدث في دفع الخلايا الكيراتينية إلى الخارج. تموت معظم هياكل الخلايا ، بما في ذلك النواة ، خلال هذه العملية ، ولم يتبق سوى طبقة مسطحة من الكيراتين.
كيمياء الكيراتين
الكيراتين يشير إلى عائلة من البروتينات التي تخلق مجموعة متنوعة من الهياكل في الحيوانات ، ولكن جميع جزيئات الكيراتين لها أوجه تشابه. تحتوي البروتينات على بنية ليفية يتم فيها تجميع جزيئين على شكل حلزون حول بعضها البعض. من بين الأحماض الأمينية الثمانية عشر التي تخلق جزيء الكيراتين ، فإن الأحماض الأمينية الكبريتية المسماة السيستين هي الأكثر شيوعًا. في شعر الإنسان ، على سبيل المثال ، يتكون السيستين من حوالي 14٪ من الكيراتين. ترتبط ملفات الكيراتين بكل من روابط الهيدروجين الضعيفة والروابط الأيونية أو كبريتيد أقوى. يمكن أن تكسر الروابط الهيدروجينية وجود الماء ، وهو ما يمثل استجابة الشعر المثيرة للرطوبة. المواد الكيميائية ، مثل تلك المستخدمة في منتجات صالون الشعر ، يمكن أن تغير حتى روابط كبريتيد أقوى بين جزيئات الكيراتين.
هياكل الكيراتين
معظم البنية الخارجية للثدييات والطيور والزواحف مستمدة من هياكل الكيراتين. الكيراتين موجود في الشعر والأظافر ومينا الأسنان والطبقة الخارجية من الجلد لدى البشر. الحيوانات الأخرى لديها الكيراتين في الفراء ، والريش ، والقرون ، والمسامير ، والمخالب ، وزواحف الزواحف ، الحوافر والحوت البلينس. ينتج الكيراتين هذه التراكيب عن طريق اختلافات طفيفة في الأحماض الأمينية التي يمكن أن تنتج طبقة رقيقة ومرنة من الجلد ، وريشة قوية ومتنوعة ، وحافّة سميكة وصلبة.
فوائد الكيراتين
يوفر الكيراتين طبقة واقية حول حيوان يحظر مرور الملوثات البيئية والبكتيريا والفيروسات إلى الجسم. تخلق البروتينات الموجودة في الكيراتين بنية قوية ومتينة للغاية. يسمح المينا الأسنان بتعتيم الأسنان المكشوفة لتجنب التسوس ، ومخالب الحيوانات لديها ما يكفي من القوة لتمزق المواد الصلبة مثل الخشب وحتى العظام. إن متانة الكيراتين تجعلها واحدة من البنى الحيوية الأخيرة التي تتحلل ، كما يتضح من المومياوات التي تحتفظ بالشعر حتى بعد مرور آلاف السنين. كما تحتفظ هياكل الكيراتين مثل الأظافر والشعر بالأدلة على العمليات الجسدية بعد فترات طويلة من الزمن. ونتيجة لذلك ، يمكن لعلماء الطب الشرعي تحديد وجود علامات غذائية وأدوية وسموم من عينة صغيرة من الشعر أو الأظافر.
الشعر والكيراتين
ممارسات تصفيف الشعر تعتمد بشكل كبير على خصائص الكيراتين. تستمد قابلية تحسس خيوط الشعر من لفائف الكيراتين المتشابكة والروابط بين الجزيئات الفردية. يتطلّب التصميم الأساسي مزايا الروابط الهيدروجينية الضعيفة للكيراتين ، ويكسّرها بالماء للتلاعب بالشعر. تحتوي منتجات الشعر في كثير من الأحيان على الكيراتين في مكوناتها من أجل اقناع الشعر الجامح بسلوك أعظم.
