Биология для студентов — 42. Строение кутикулярных покровов беспозвоночных: микровиллярная и экдизозойная кутикула

Кутикула (cuticula — кожица) — сложно устроенное образование, лежащее поверх эпителиального слоя у многих беспозвоночных. Состоит из аморфных и фибриллярных структур, которые формируются за счет секреции, входящих в них веществ эпителиальными клетками. Мощно развитая кутикула (экдизозойная) может выступать в роли экзоскелета.

Выделяют 3 основных типа кутикулярных структур, различающихся по структуре и химическому составу:

  • Кутикула артроподного типа — построена в основном из полисахаридно-белковых фибриллярных компонентов. Она имеется у некоторых книдарий, моллюсков и оболочников, и наибольшего развития достигает у членистоногих.
  • Кутикула аннелидного типа — образована в основном из коллагеновых волокон — характерна для кольчатых червей, сипункулид и некоторых других групп беспозвоночных. Часто бывает пронизана длинными микроворсинками, отходящими от эпителиальных клеток.
  • Кутикула нематодного типа — характерна для нематод; также состоит в основном из волокон коллагена, отличающегося, однако, высоким содержанием цистеина.

Иногда кутикулой называют также плотный интраэпителиальный слой, образующий панцири и другие структуры у коловраток и формирующий покровы скребней.

Однослойный эпителий выделяет на свой поверхности кутикулу аннелидного (микровиллярного) типа.

Кутикулярные покровы широко распространены в животном царстве, но устроены они по‑разному. У кольчатых червей, моллюсков, иглокожих и других водных обитателей тело тоже часто одето кутикулой, иногда (как у кольчатых червей) достигающей большой толщины. Однако у них кутикула представляет собой систему слоёв перекрещивающихся белковых волокон, которые пронизаны микроворсинками эпидермальных клеток. Такая микровиллярная кутикула не может сбрасываться в процессе линьки, по‑ скольку в этом случае впаянные в неё микроворсинки оторвутся и клетки покровного эпидермиса разрушатся. Вот почему такая кутикула не может

линять. Организм растёт, кутикула утолщается, но должна сохранять эластичность, чтобы растягиваться в соответствии с размерами животного.

Линяющим животным свойственна совсем другая кутикула. Она состоит из хитиновых микрокристаллов, впаянных в белковый матрикс. Если хитина много, кутикула становится жёсткой и может выполнять функцию наружного скелета. Снаружи экдизозойная кутикула покрыта гидрофобным липидным слоем, который делает её малопроницаемой для воды и растворённых веществ. В отличие от кутикулы кольчатых червей или иглокожих, у экдизозойных животных микроворсинки не проникают в кутикулу. По мере роста животного такая кутикула периодически сбрасывается. Интересно, что линька у всех экдизозойных контролируется одними и теми же гормонами – экдизонами, имеющими очень близкую химическую структуру.

Итак, строения микровиллярной кутикулы:

  • липидный слой
  • хитиново‑ белковые слои
  • короткие микроворсинки
  • ядро
  • десмосома
  • длинные микроворсинки
  • белковые волокна.

 Строение экдизозойной кутикулы:

  • липидный слой
  • хитиново‑ белковые слои
  • короткие микроворсинки

vseobiology.ru

Кутикула беспозвоночных — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Кутикула. Схема строения кутикулярных покровов у членистоногих: A: общая схема; B: строение эпикутикулы.
1: эпикутикула; 1a: цементный слой; 1b: восковой слой; 1с
: кутикулиновая пластинка; 1d: белковая эпикутикула.
2: экзокутикула; 3: эндокутикула; 2+3: прокутикула; 4: эпидермис; 5: базальная мембрана; 6: эпидермальная клетка; 6а: восковой канал; 7: железистая клетка; 8: трихогенная клетка; 9: тормогенная клетка; 10: нерв; 11: сенсилла; 12: вырост кутикулы; 13:место, где открывается проток железы.

Кути́кула (от лат. cuticula — «кожица») — сложно устроенное образование, лежащее поверх эпителиального слоя у многих беспозвоночных. Состоит из аморфных и фибриллярных структур, которые формируются за счет секреции входящих в них веществ эпителиальными клетками. Мощно развитая кутикула может служить экзоскелетом[1].

Выделяют 3 основных типа кутикулярных структур, различающихся по структуре и химическому составу[1]:

  • Кутикула артроподного типа — построена в основном из полисахаридно-белковых фибриллярных компонентов. Она имеется у некоторых книдарий, моллюсков и оболочников и наибольшего развития достигает у членистоногих.
  • Кутикула аннелидного типа — образована в основном из коллагеновых волокон — характерна для кольчатых червей, сипункулид и некоторых других групп беспозвоночных. Часто бывает пронизана длинными микроворсинками, отходящими от эпителиальных клеток.
  • Кутикула нематодного типа — характерна для нематод; также состоит в основном из волокон коллагена, отличаещегося, однако, высоким содержанием цистеина.

Иногда кутикулой называют также плотный интраэпителиальный слой, образующий панцири и другие структуры у коловраток и формирующий покровы скребней[2].

ru.wikipedia.org

Кутикула — Пауки.ру

На своей поверхности гиподерма образует хитиновую кутикулу (рис. 33, А). Как у других членистоногих, у пауков кутикула является продуктом превращения поверхностных слоев плазмы гиподермальных клеток, что ясно из наблюдений над линяющими пауками. По мере приближения линьки апикальные концы клеток, слагающиеся в наружный хитиногенный слой гиподермы, перестают окрашиваться на срезах, постепенно превращаясь в новую кутикулу (Wagner, 1888; Вагнер, 1890). Вполне оформленная кутикула состоит из трех слоев (рис. 33, А): поверхностного — тонкого, обычно окрашенного пигментом, среднего — более или менее прозрачного и непигментированного и внутреннего — самого толстого, тоже лишенного пигмента, но отличающегося явственной слоистой структурой (Schimkewitsch, 1884). Прилегающий к гиподерме внутренний слой вместе со средним, по-видимому, отвечает эндокутикуле насекомых, которая тоже обладает пластинчатой структурой. Наружный слой, или экзокутикула, отличается особенной твердостью. По новым данным (Browning, 1942), ее прочность у Tegenaria зависит не столько от толщины, сколько от правильной ориентации молекул в ней, о чем говорит ее двойное лучепреломление. У Tegenaria она импрегнированна белковыми веществами и сильно пигментирована. Экзокутикула выделяется гиподермой перед линькой, эндокутикула — после нее.

Так называемая эпикутикула — тончайший поверхностный слой, свойственный насекомым и состоящий из липоидов и воскоподобных веществ, — у пауков не описана, хотя наличие ее очень вероятно.

Кутикула покрывает не только всю поверхность тела, но выстилает и полость тех внутренних органов, которые имеют эктодермальное происхождение (легких, трахей, передней и задней кишок, протоков паутинных желез).

Толщина и структура кутикулы значительно варьирует в различных местах тела. Как уже отмечалось, наибольшей мощности она достигает на головогруди (карапакс, стернальный щит), на конечностях, а также частично на стебельке (лорум и плагула), в области полового отверстия и эпигастральной борозды. На этих склеротизированных участках особенно утолщается экзокутикула. Сочленовные мембраны, отличающиеся гибкостью и эластичностью, напротив, имеют тонкую экзокутикулу. Очень гибка и растяжима кутикула брюшка, хотя на нем, в виде исключения, у разных форм развиваются вторичные склеротизированные участки. Наиболее постоянными утолщениями спинной кутикулы брюшка являются маленькие парные и метамерно расположенные хитинизированные площадки в местах прикрепления дорсовентральных мышц (рис. 11,А). По Шимкевичу (1884), они образованы только двумя наружными слоями кутикулы, главным образом значительно утолщенным средним слоем. Третий пластинчатый слой, т. е. внутренний пласт эндокутикулы, так же как и гиподерма, здесь отсутствует, и мышцы прикрепляются непосредственно к утолщению среднего слоя.

У большинства пауков поверхность хитина кажется гладкой, хотя в действительности покрыта тонкими бороздками с характерным расположением (рис. 33, Б). Иногда хитиновая кутикула зерниста или покрыта зубчиками (Liphistiidae и крупные птицеяды) или грубыми точечными ямками (Pachybatlus, головогрудь Stiphropus).

pauky.ru

Полисахариды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 августа 2017; проверки требуют 15 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 августа 2017; проверки требуют 15 правок.

Полисахариды — высокомолекулярные углеводы, полимеры моносахаридов (гликаны). Молекулы полисахаридов представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. При гидролизе образуют моносахариды или олигосахариды. У живых организмов выполняют резервные (крахмал, гликоген), структурные (целлюлоза, хитин) и другие функции.

Свойства полисахаридов значительно отличаются от свойств их мономеров и зависят не только от состава, но и от строения (в частности, разветвлённости) молекул. Они могут быть аморфными или даже нерастворимыми в воде.[1][2] Если полисахарид состоит из одинаковых моносахаридных остатков, он называется гомополисахаридом или гомогликаном, а если из разных — гетерополисахаридом или гетерогликаном.[3][4]

Природные сахариды чаще всего состоят из моносахаридов с формулой (CH2O)n, где n ≥3 (например, глюкоза, фруктоза и г

ru.wikipedia.org

Кутикула-кортекс-медула. Фибриллы кератина.Серосодержащие аминокислоты кератина(цистеин метионин).

 


Кутикула
Кутикула является той частью волоса, которая вызывает у нас наибольший интерес и беспокойство. Кутикула непосредственно прилежит к корковому веществу и образует вокруг него плотную оболочку. Когда волос только появляется на поверхности кожи головы, его кутикула имеет от 6 до 10 слоев. Кутикула образована ороговевшими клетками (чешуйками). Эти чешуйки содержат твердый кератин, но прозрачные, т.к. полностью лишены пигмента. Каждая чешуйка имеет толщину 0,3мкм и длину до 100мкм. Свободные концы клеток накладываются друг на друга по типу черепицы и направлены к кончику волоса по всей его длине. Роговые чешуйки связаны между собой как многочисленными поперечными связями, так и липидными прослойками (кожным салом). В настоящее время известно, что кутикула покрыта тонкой эпикутикулой, являющейся пленкой толщиной от 50х10
-7 до 100х10 -7 мм, масса ее составляет около 0,1% от массы волоса. Кутикула за пределами эпикутикулы неоднородна в ней различают экзокутикулу, непосредственно примыкающуюся к эпикутикуле, и следующую за ней эндокутикулу. Кутикула содержит повышенное количество цистина небольшое количество тирозина и аргинина, золу и липиды.

На поперечном разрезе волоса можно увидеть несколько разных слоев кутикулы: эпикутикула, А-слой, экзокутикула и эндокутикула.

Эпикутикула — это внешний слой кутикулы толщиной 50-200 А /5-20 нм/. Она составляет примерно

0,2% массы волоса. Установлено, что эпикутикуда по своей природе является мукополисахаридом.

Эпикутикула состоит из белкового слоя, покрытого ковалентно связанными липидами. Липиды имеют в своем составе жирные кислоты (пальмитиновую, стеариновую и олеиновую) и восковые эфиры, которые могут разрушаться под воздействием различных физико-химических факторов (ультрафиолетовые лучи, кислородные радикалы, нагревание и др).

Эпикутикула играет важнейшую роль в определении поверхностных свойств волос, как физических, так и химических. Она не только помогает уменьшить трение между волосами, но и выступает в качестве полупроницаемой мембраны, которая служит неким фильтром для того, что может проникнуть в кортекс, а что нет.

А-слой состоит из протеинов, богатых серой (например, цистина, который составляет около 30% этого слоя) и считается очень прочным и устойчивым к воздействию. Он защищает клетки кутикулы от механического и химического повреждения. В экзокутикуле находится около 15% богатых серой белков. Эти слои – стабильная основа для чешуек кутикулы.

Экзокутикула — белковый компонент чешуйчатого слоя волоса. Этот слой наиболее устойчивый к действию ферментов. Экзокутикула содержит большое количество цистина. Химическая природа эпикутикулы недостаточно ясна. Некоторые исследователи считают, что она имеет белковую природу и особенность ее заключается в ориентации неполярных боковых цепей в направлении к внешней стороне поверхности волоса. Это определяет ее гидрофобность и химическую активность. Другие исследователи предполагают, что эпикутикула состоит из липидов, в образовании которых существенное значение имеет секреция сальных желез. Различия в составе и свойствах экзо- и эндокутикулы мало, изучены.

Эндокутикула впитывает воду и выступает в роли амортизатора, защищающего волосы от механического повреждения. Считается, что именно эндокутикула является причиной того, что чешуйки приподнимаются под воздействием воды – она разбухает и выталкивает чешуйки, отчего они на некоторое время взъерошиваются. (И именно по этой причине не рекомендуется расчесывать мокрые волосы и подвергать их прочим видам механического воздействия – вы же не хотите, чтобы эти маленькие чешуйки оторвались!)

Пространство между чешуйками кутикулы и между кутикулой и кортексом заполнено липидными пластами. Благодаря липидной прослойке и наличию дисульфидных связей чешуйки кутикулы волоса плотно прилегают друг к другу и к поверхности волоса. Так как все они располагаются в одной плоскости, луч света, падающий на волос, равномерно отражается от его поверхности — волос блестит. Поэтому блеск — обязательный признак здоровых волос. Если физические свойства волоса зависят от коркового вещества, то оптические – от кутикулы. Сияние волос определяется тем, как отражается свет от их поверхности – волнистые и кудрявые волосы не будут блестеть так же сильно, как прямые – и присутствием 18-метилэйкозеновой кислоты (18-МЭК находится в секрете сальной железы). Блеск или его отсутствие могут рассказать о состоянии волос: если они тусклые, то возможно на них накопились соли или другие активы, а может быть вам не подходит ваш шампунь или кондиционер. С другой стороны, очень пушистые и кудрявые волосы могут быть здоровыми, но не иметь блеска ввиду своей структуры.

Функции кутикулы:защита внутреннего более мягкого коркового слоя, поддержание водного баланса в волосяном стержне, придание блеска волосам.

Специфическая форма кутикулы (в виде черепицы) имеет определенную дополнительную функцию — возможно, самую важную, — это удержание волоса в фолликуле. Волосы должны быть заперты в волосяном фолликуле, чтобы препятствовать их удалению. Без “замка” потеря волос, вероятно, оказалась бы фатальной для большинства млекопитающих.

Волосяной фолликул выстлан кутикулой, направление клеток которой, противоположно направлению клеток кутикулы стержня волоса. Точные сцепления этих двух кутикул, препятствуют возможности вытащить волосок, не отрывая при этом внутренние оболочки фолликула. Но не волнуйтесь, если это произойдет, немедленно начинается восстановление поврежденного фолликула и запускается новый цикл роста волос. Пока волос растет внутри фолликула, параллельно со стержнем растут и продвигаются вверх клетки волосяной сумки. Прежде, чем волос должен появиться на поверхности кожи, кутикула волосяного фолликула переваривается специальными ферментами и волос легко выскальзывает на поверхность.

Слева: клетки кутикулы, которые выстилают внутренний слой волосяного фолликула, сцепляются с кутикулой на волосяном стержне. Справа: если отделить (развернуть) оболочку от стержня, то видно, как идеально кутикула, выстилающая волосяную сумку, совпадает с кутикулой стержня волоса.

Кортекс (волокнистый слой).

Спиралевидная структура (так называемая альфа-структура) цепочки уравновешивается многочисленными водородными связями, которые образуются благодаря взаимному притяжению атомов водорода, расположенных на соседних полипептидных цепях. Это относительно слабые связи, которые легко разрываются в присутствии воды. Так, увлажнение волос приводит к разрыву водородных мостиков и «вытягиванию» альфа-структуры (бета-структура), что в свою очередь ведет к удлинению волоса. Во время сушки волос водородные связи формируются заново, и кератин вновь принимает свою структуру спирали.

Например, если волос намочить и накрутить на бигуди, то перегруппировка водородных связей приведет к тому, что высохший волос на какое-то время будет сохранять форму бигуди, образуется завиток.

Три аминокислотные спирали переплетаясь между собой и навиваясь друг на друга формируют суперспирализованную протофибриллу волоса, которая, таким образом, представляет собой трехжильный витой «шнур». По некоторым данным, волос состоит из 40 миллионов таких элементарных волокон.

Сцепление трех соседних элементарных волокон (альфа-спиралей) обеспечивается поперечными, а именно, дисульфидными связями (или дисульфидными мостами), которые являются отличительной чертой роговидных структур. Это ковалентные связи через атом серы (– S – S -). Это самые прочные связи, которые могут устанавливаться между полипептидными цепочками.

Дисульфидные мостики в волосе образует серосодержащая аминокислота цистеин. Чем больше цистеина в белке, тем более прочные конструкции получаются из белковых молекул (восстановленные S-S связи (дисульфидные мостики)). На разрыве и последующем восстановлении определенного процента этих связей основан принцип химической завивки волос.

11 протофибрилл свиваясь образуют микрофибриллы, которые сплетаются во все более и более толстые шнуры, называемые макрофибриллами. Каждая макрофибрилла состоит из тысяч микрофибрилл (до 1 миллиона в одном волосе!), скрепленных межфибриллярным веществом (матриксом). Обвиваясь друг вокруг друга, макрофибриллы формируют основные волокна коркового слоя. Кортекс не разваливается на отдельные фибриллы благодаря тому, что среди аминокислот, входящих в состав кератина, содержится цистеин.

Кератиновые микро- и макрофибриллы кортекса состоят из малосернистых кератинов (мягкий кератин). Они скрепляются массой богатых серой белков матрицы. Матрично- волоконная конструкция состоит на 40% из матричного белка и на 60% из спирального (фибриллярного) белка. Такое строение обеспечивает сопротивление волоса растяжению, скручивающим и поперечным напряжениям, подобно железобетонным элементам, применяющимся в строительстве. Между волокнами кератина просачивается протеиновое «цементирующее» вещество, которое придает монолитность всей структуре (выход белка из стержня волоса).

Внутри данной конструкции существует много поперечных связей.

Длинные полипептидные цепи, расположенные в волокнах коркового слоя волоса параллельно друг другу, связываются между собой, образуя поперечные мостики. Если бы не эти связи, то цепи разошлись бы, и волокно распалось. Именно эти поперечные связи придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность.

Кортекс также содержит гранулы пигмента меланина. Гранулы имеют два типа: гладкие, темные гранулы, которые имеют тенденцию регулярно помещаться в пределах коры, и более легкие гранулы, которые беспорядочно рассеяны по всей коре (цвет волос).

Содержание пигмента в волосах .

В волосах существуют зерна пигментов всего лишь двух видов — рыжий и чёрный, и от сочетания этих двух цветов, превалирования тех или иных пигментов зависит общий окрас волос.Малое количество, отсутствие, выветривание (вымывание, потеря) пигментов делают волос белым или седым. Седина появляется также из-за образования воздушных пузырьков между отмершими клетками и волокнами волос.Если рассмотреть молекулы  эу–меланина под микроскопом, мы увидим три основных цвета: синий, красный, желтый.

Когда мы осветляем  волосы, в первую очередь растворяются синие молекулы,  они отвечают за глубину и холодность тона. Это самые слабые молекулы. Именно пепельные оттенки быстрее всех вымываются из волоса, так как в основе содержат синий пигмент.Красные молекулы отвечают за яркость и насыщенность цвета. Желтые – самые устойчивые, осветляются плохо, отвечают за  яркость цвета.

Фео–меланин, молекула маленького размера, округлой формы желтого и красного цвета. Фео–меланин  рассеянный  пигмент, более мелкий, он  отвечает за фон осветления. Молекулу фео–меланина  мы не разрушаем, а осветляем до определенного уровня и  проводим нейтрализацию нежелательных оттенков. Если мы разрушим фео-меланин, то разрушим структуру волоса. Вне зависимости от цвета волос под действием солнца происходит их обесцвечивание за счет фотозависимой деградации аминокислот, у брюнетов – цистина, тирозина и триптофана, а у блондинов – гистидина, лизина и пролина. Эу-меланин в волосах брюнетов определяет их большую устойчивость к повреждающему действию солнечных лучей, а продукты распада серосодержащих аминокислот под действием солнца придают волосам желтоватый или коричневатый оттенок. В волосяных фолликулах рыжеволосых и светловолосых людей вырабатывается преимущественно фео-меланин, который практически не обеспечивает необходимую степень фотозащиты: под действием не только ультрафиолета, но даже видимого света он разрушается, и образуются супероксиды, обладающие отбеливающими свойствами. Молекула меланина может измениться под действием сильного окисления или концентрированными щелочными растворами. Активное образование пигмента происходит в фазу анагена, однако с возрастом этот процесс замедляется и волосы седеют.


Химическое строение кератина и физические свойства волос :

Среди основных параметров волос стоит выделить его длину, толщину, эластичность, прочность(растяжимость), пористость(способность впитывать влагу), электростатичность , кислотно-щелочной баланс( рH).

Химическое строение и свойства кератина :
Из 20 аминокислот, существующих в природе, в кератине представлены 18, значительную часть которых составляют серосодержащие аминокислоты (цистеин и метионин). В состав кератина   входят 2 аминокислоты, содержащие серу, – метионин и цистеин. Эти аминокислоты метаболически тесно связаны между собой. Цистеин и метионин необходимы для синтеза кератина – основного белка волосяного стержня.
Метионин
Метионин – незаменимая аминокислота, то есть не синтезируется в организме человека. Поэтому метионин должен постоянно поступать в организм вместе с пищей. Метионин – «стартовая» аминокислота при синтезе всех без исключения белков на рибосомах – является основным фактором, обеспечивающим нормальный запуск процессов белкового синтеза. L  – метионин основной донор биодоступной серы, поставляет SH-группы, необходимые для синтеза кератина – основного белка волосяного стержня, глутатиона, карнитина, фосфолипидов и других важнейших веществ. Метионин является источником серы при биосинтезе цистеина, который также участвует в синтезе кератина.

Цистин ( Цистеин-дипептид цистина).
Входит в состав α-кератинов, основного белка ногтей, кожи и волос. Он способствует формированию коллагена, улучшает эластичность и текстуру кожи, ускоряет регенерацию кожи после операций, ожогов.. Цистеин входит в состав и других белков организма, в том числе некоторых пищеварительных ферментов. Цистеин — заменимая аминокислота, которая может синтезироваться в организме из серина с участием метионина как источника серы, а также АТФ и витамина В6. Один из самых мощных антиоксидантов, при этом его антиоксидантное действие усиливается при одновременном приеме витамина С и селена или в сочетании с витамином Е. Цистеин является предшественником глутатиона — вещества, оказывающего защитное действие на клетки.   Чем выше содержание цистина в α-кератине, тем крепче и жестче его структура (в панцире черепахи 18 % цистина).
Недавно из волосяного волокна  выделена еще одна группа белков, содержащая высокий процент аминокислот тирозина и глицина. Это небольшие пеп­тиды, молекулярная масса которых не превышает 10000, отличающиеся незначительным количеством лизина, гистидина, изолейцина, глутаминовой кислоты и не содержащие метионина. На основании анализа диффракции рентгеновских лучей предполагают, что эти белки являются составной частью нефибриллярного матрикса и имеют прямое отношение к пластичности волосяного волокна .
Наиболее характерной особенностью кератина волос является высокое содержание серы / 2-5 %/, которая почти полностью входит в состав цистина /лишь незна­чительная часть ее находится в виде метионина/ Кератины — особый тип фибриллярных белков, так как полипептидные цепи в них не сворачиваются в глобулы (шары), а остаются в виде линейных цепей, группируясь в протяженные волокна. Кератин — это система межклеточных фибриллярных протеинов, стабилизированных дисульфидными мостиками. Кератин делится на высокосульфидный («твердый»), встречающийся в волосах, рогах, копытах, и низкосульфидный («мягкий»), характерный для наружного слоя эпидермиса.

В зависимости от особенностей вторичной структуры  белка ( пространственная форма молекулы )кератины подразделяются на α- и β-кератины.

α-Кератины. Служат основой для волос, шерсти, перьев, ногтей, когтей, рогов, копыт, панциря

черепахи. Вторичная структура — правая α-спираль. Синтезируемый α-кератин образует фибриллы, которые заполняют всю клетку.

Рисунок 1 — Строение главной молекулярной связи цепи α-кератина.


Рисунок 2 — Строение цепей и водородные связи  β-кератина.
Рентгенографические исследования и изучение упругих свойств кератина позволили установить, что он может существовать в трех формах: α-, β- и сверхсокращенной, которые прежде всего различаются длиной цепи, выражающейся соотношеним 50: 100:33. Кератин шерсти в нативном состоянии имеет α-форму.Строение главных молекулярных цепей α-кератина принимается в виде α-спирали (рисунок 1). На каждый спиральный виток приходится 3,7 аминокислотных остатка. Ось α-спирали расположена спирально с образованием спиральной спирали или би-спирали.
α-Кератин превращается в β-кератин при растягивании волокна в горячей воде или в атмосфере пара. Сверхсокращенная форма дает дезориентированную рентге­нограмму β-типа. Особенности сверхсокращения изучены мало.

В продольном направлении фибрилла не является однородной: кристаллические зоны чередуются с аморфными. Основой структуры кристаллических зон является α-спираль. Из трех цистиновых остатков, входящих в состав двух параллельно расположенных спиралей, два образуют межцепные дисульфидные связи, а один — внутрицепную связь.В ней чередуются участки, обладающие незначительным развитием поперечных связей, так называемые зоны X, и участки с интенсивным развитием поперечных связей — зоны Y.

Цементирующее вещество, представляющее маточный раствор-матрикс, по своему аминокислотному составу представлено высоким содержанием таких аминокислот, как цистин, метионин, пролин, треонин, серин, и незначительным коли­чеством лейцина, аспарагиновой кислоты, лизина. В поздних стадиях формирования волоса фибриллы образуются из цементирующего вещества, являющегося как бы маточным раствором, из которого возникают фибриллы. Из беспорядочно расположенных и преимущественно глобулярных спиралей образуются α-спирали, соединяющиеся различными поперечными связями в усложненные фибриллярные структуры, которые на некоторых участках имеют повторяющуюся последовательность расположения аминокислотных остатков, создающих кристаллические зоны фибрилл.

Полипептидные спирали цепи цементирующего вещества не упорядоче­ны, имеют преимущественно глобулярную форму и образуют мало межмоле­кулярных связей. Цистиновые остатки в цементирующем веществе распреде­ляются не локализовано, как в кератинах фибрилл, а равномерно и образуют преимущественно внутрицепочечные дисульфидные связи.

Кератины цементирующего вещества отличаются значительно более высокой химической активностью, чем кератины фибрилл. Это объясняется менее интенсивным развитием в них поперечных связей. Химическое взаимодействие в кератинах коркового слоя в первую очередь

осуществляется в цементирующем веществе. В частности, в нем сравнительно легко протекают реакции дисульфидно-сульфгидрильного обмена, которые изменяют характер дисульфидных связей и образовывают новые сульфгидрильные группы. В процессе этих реакций может происходить активное взаимодействие между кератинами цементирующего вещества и фибрилл, приводящее к образованию дисульфидных связей между различными гистоструктурными компонентами.

Полипептидные спиральные цепи цементирующего вещества имеют молекулярную массу 3000-10000, неупорядоченное расположение, преимущественно глобулярную форму и образуют небольшое количество межмолекулярных связей. Цистиновые остатки в цементирующем веществе распределяются не локализовано, как в кератинах фибрилл, а равномерно и образуют преимущественно внутрицепочечные дисульфидные связи (рисунок 6). Солевые и водородные связи образуются также в пределах одной цепи, что способствует ее глобулярной конформации (форма молекулы белка ввиде шара).

В кератине цементирующего вещества(матрикс)  преобладают основные(щелочные) аминокислотные остатки, в кератине фибрилл — кислотные. Поэтому между кератином фибрилл и цементирующего вещества возможно ионное взаимодействие и даже образование более прочных связей. Кератин микрофибрилл химически менее активен, чем кератин цементирующего вещества. Кератин микрофибрилл более инертен по отношению к влаге, в то время как кератин цементирующего вещества способен энергично сорбиро­вать влагу. Волокнистый(корковый) слой природно состоит из уравновешенного соотношения влаги и протеинов. Это равновесие часто нарушается, например от воздействия тепла, химических процессов (химическая завивка, окрашивание) и тогда волос теряет упругость и его необходимо восстанавливать. Европейские, азиатские и африканские волосы качественно отличаются. Нижестоящая схема поясняет делениена 3 различные географические человеческие группы, согласно соотношению между кератином и влагой.

Европа- Азия- Африка
Кератин:
89% — 95% — 85%
Влага:
10% — 5% — 14%
Минералы:
1% — 1% — 1%
Восстановление. В поврежденных волосах нарушается необходимое равновесие между кератинами и влагой. Единственный путь, чтобы восстановить поврежденные волосы и нарушенный баланс, — это восполнить недостающую составляющую: кератин. Пористые места волос должны заполниться натуральным кератином. Без восполнения кератина фактическое лечение волос практически невозможно. Благодаря внедренному кератину, волосы становятся объемнее, сильнее и получают большую упругость и эластичность. Как работают большинство косметических продуктов?


+- протеины, в обычном средстве по уходу за волосами, имеют положительный заряд
— — поврежденные волосы заряжены отрицательно
Протеины, в обычном средстве по уходу за волосами, имеют положительный заряд. Напротив, поврежденные волосы заряжены отрицательно. Вследствие этого молекулы протеина работают как магнит. Научно доказано, что только кератин с максимальным весом молекулы 300 может проникать в волосы. К сожалению, кератин, используемый в большинстве косметических марок, имеет больший молекулярный вес. Поэтому, эти молекулы не могут проникать в волосы. Они работают на внешней поверхности волоса, где заполняют пустоты. Вследствие этого волосы легко расчесываются, получают больший блеск и выглядят здоровее. Недостатком является то, что волосы становятся тяжелее и слабее, вследствие этого теряют объем. Поэтому они неэффективны для поврежденных волос. Кроме того, верхний покрывающий косметический слой будет смыт при следующем контакте с шампунем.
Дальнейший решающий аспект для здоровья волос — это уровень pH. Уровень pH указывает кислотность или щелочность измеряемой среды. Величина pH идет от 0 до 14, причем pH-7 считается нейтральным. Естественная уровень pH для волос и кожи находится между 4,5 и 5,5. При этой значение pH волосы более здоровы, они имеют оптимальную энергию, блеск и эластичность. Кожа нежнее всего при этих показателях. РH продуктов  совпадает с естественным уровнем pH волос и кожи. Таким образом восстанавливающее действие косметических продуктов проявляется максимально.

Сложный композиционный состав белкового субстрата, чрезвычайно тонкая и сложная надмолекулярная и морфологическая организация волоса обусловливают возможность высоких обратимых деформаций при изменении влагосодержания. При этом изменяется также плотность волокна:

Влажность волокна, % (мас.)0351016
Плотность при 25°С, кг/м31403,71423,31465,81462,51431,6

При увеличении влажности волоса до 5-7% происходит экстремальное увеличение его плотности, что обусловлено гидратацией пептидных и других полярных групп полимерного субстрата. При большем содержании воды в кератине развиваются пластификационные процессы, ослабляющие межмолекулярные контакты и повышающие сегментальную подвижность полипептидных цепей. Если бы кератин был представлен в полимерном субстрате только одним типом вторичной структуры — α-спиралью, — то все они были бы жесткими палочковидными образованиями. Но макромолекулы белка включают и участки статистических клубков, а также складчатые β-структуры (правда, доля п

olivkagold.livejournal.com

Кутикула насекомых III — Справочник химика 21

    Хитин является важнейшей структурой в животном мире подобно целлюлозе в растительном мире. Оба полимера выполняют однородные функции — функции опоры и защиты. Особенно широко хитин распространен в типе членистоногих. Скелет и наружный покров крабов, раков, креветок и других членистоногих в основном состоят из хитина. Хитин найден и в кутикуле насекомых. Данные о количественном содержании хитина в панцирях промысловых объектов [10] приведены в табл. 5.46. [c.170]
    Несколько лет назад перспективы использования ювенильных гормонов и экдизонов для контроля численности вредителей представлялись весьма заманчивыми. Так как ювенильные гормоны свойственны только насекомым и нет никаких данных об их воздействии на других животных или растения, сама эта идея выглядела захватываюшей [30]. Кроме того, из растений, особенно из хвойных пород деревьев, были выделены многие вещества, обладающие активностью ювенильных гормонов. Большинство идентифицированных экдизонов, как уже отмечалось в гл. 6, имели растительное происхождение [31]. Эти гормоны линьки, как правило, не столь активны, как ювенильные гормоны, а их синтез обходится довольно дорого из-за наличия в них стероидного ядра. Кроме того, экдизоны труднее проникают через кутикулу насекомых. Многие насекомые синтезиру- ют вещества, регулирующие проницаемость их кутикулы, и некоторые из этих веществ, без сомнения, будут идентифицированы и наряду с экдизонами начнут применяться для ускорения цроникновения экдизонов [32]. Экдизоны способны нарушать развитие насекомых на любой личиночной или куколочной стадии. Они также действуют как хемостерилизаторы самок насекомых и снижают число вылупляющихся из яиц личинок. [c.155]

    К промежуточному типу могут быть отнесены и комбинированные препараты, например масляные с добавкой фосфорорганических инсектицидов. Они тоже медленно проникают через кутикулу насекомых и не обеспечивают полную гибель зародышей яиц или других зимующих стадии- насекомых, но применение их основано на особенности зародышей или другой покоящейся стадии насекомого в начале пробуждения быть наиболее уязвимыми к действию ядов. Именно в этот срок и рекомендуется использовать препараты этого типа, особенно против покоящихся стадий щитовок, которые надежно защищены. [c.21]

    До сих пор еще неясно, содержит ли кутикула насекомых истинный глюкопротеид или же она состоит из двух проникающих друг в друга слоев белка и углевода (хитина) [71]. [c.237]

    При таком прямом введении соединения в живой организм, как, например, инъекция в кровь или обработка парами, видовая разница в устойчивости гораздо меньше, чем при косвенных обработках, хотя именно последние составляют основную часть способов внесения инсектицидов. Это обработка наземной массы растений, при которой вредитель поглощает ядохимикат или непосредственно контактирует с ним, или такие опрыскивания, когда инсектицид попадает на кутикулу насекомого. [c.97]

    В инсектицидные препараты могут быть. введены, вещества, которые повышают эффективность инсектицидного соединения, в результате 1) улучшения прилипания к наружным покровам насекомого, 2) выделения инсектицида в более активной форме или стабилизации инсектицида через химическую реакцию, 3) увеличения проницаемости кутикулы насекомого, 4) влияния на поведение насекомого в том направлении, чтобы оно контактировало с больщим количеством инсектицида [44, 45, 246]. Такие влияния в отдельных случаях могут быть весьма эффективными, например действие керосина на проникновение спирта в личинки падальных мух [131]. Однако в настоящем обзоре эти влияния не рассматриваются как синергизм. Обзор посвящен действию инсектицидов после их попадания в организм. [c.10]

    Покровные ткани и оболочки большинства организмов (например, кутикула насекомых и растений) плохо проницаемы для водных растворов и других полярных веществ, и в то же время соединения, растворимые в липоидах, хорошо проникают сквозь внешние покровы живых существ. В связи с этим токсичность пестицидов зависит также от растворимости яда в липоидах и коэффициента распределения в системе липиды/вода. Установлено, что органические вещества диффундируют через кутикулярные слои насекомых и кожу млекопитающих в количествах, пропорциональных их коэффициентам распределения в системе липиды/вода. Поэтому токсичность пестицидов для вредных организмов повышается с увеличением растворимости их в липоидах. Так, более растворимый в восках у-изомер гексахлорциклогексана лучше проникает в организм насекомого и более токсичен, чем другие изомеры. [c.28]

    В кутикулу насекомых хорошо проникают минеральные масла, растительные масла проникают сравнительно медленно. Для ДДТ особенно уязвимыми являются лапки, покрытые тонким слоем кутикулы, а также пульвиллы в сильной степени уязвимы голова и грудь насекомых. Многие исследователи доказали, что некоторые ядовитые вещества при контакте с кутикулой растворяются в липоидах и липопротеинах, после чего они могут проникнуть внутрь организма. [c.27]

    Ученых привлекла возможность использования гормонов в борьбе с насекомыми. Об этом свидетельствует тот факт, что начиная с 1965 года синтезированно свыше 1000 препаратов, активность которых во много раз превосходит природный ювенильный гормон. Многие из этих аналогов легко проникают сквозь кутикулу насекомых, действуя как обычные контактные пестициды часть ых [c.124]

    Реакционноспособность паратиоиа по отношению к холин-эстеразам обеспечивается высоким потенциалом переноса групп, сообщаемым присутствием отличной уходящей группы— и-нитрофенолят-аниона (см. также разд. Г,1,6). Если связь Р—О этой группы гидролизуется раньше, чем произойдет реакция десульфирования, то фосфорсодержащее соединение становится безвредным. Таким образом, проблема создания эффективных инсектицидов включает поиск таких соединений, которые быстро активируются в организме насекомых, но легко разрушаются в организме высших животных. Важное значение при этом имеют и такие факторы, как способность соединения к проникновению через кутикулу насекомых и скорость его выведения из организма. [c.106]

    Интересную работу проводила Ильинская . Она изучила механизм действия анабазин-сульфата н его основания на проницаемость кутикулы насекомых и установила, что анабазин-основание является более сильным пратоплазмати-ческим ядом, чем анабазин-сульфат. [c.155]

    Тонкоднспергированные твердые порошки с высокой удельной поверхностью действуют как контактные инсектициды, поскольку они поглощают липиды (масла) из кутикулы насекомого, организм которого при этом быстро дегидратируется. Гидрофобный кремнезем действует в этом отношении сильнее, чем гидрофильные порошки. Такие пылевидные препараты или дусты оказываются наиболее эффективными при низкой степени влажности, но прнмененне лишь одного осушителя, например СаС1а, который не является олеофильным, не оказывает инсек- [c.1037]

    Еще одну г

www.chem21.info

Хитин — это… Что такое Хитин?

  • ХИТИН — (ново лат., от греч. chiton хитон). Вещество, содержащееся во внешних покровах членистых животных, а также вообще в роговых частях тела. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ХИТИН главная составная часть …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ХИТИН — опорный полисахарид беспозвоночных (составляет основу наруж. скелета членистоногих) и компонент клеточной стенки грибов и нек рых зелёных водорослей. Линейный полимер из остатков N ацетил О глюкозамина, соединённых (? 1,4 гликозидными связями; в… …   Биологический энциклопедический словарь

  • ХИТИН — ХИТИН, твердое, жесткое вещество, широко распространенное в природе; в частности, из него сделаны твердые панцири (ЭКЗОСКЕЛЕТЫ) ЧЛЕНИСТОНОГИХ, таких как крабы, насекомые, пауки и родственные им виды. Стенки ГИФ микроскопических трубочек грибов… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ХИТИН — полисахарид, образованный остатками аминосахара ацетилглюкозамина. Основной компонент наружного скелета (кутикулы) насекомых, ракообразных и других членистоногих. У грибов заменяет целлюлозу, с которой сходен по химическим и физическим свойствам… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ХИТИН — ХИТИН, хитина, муж. (от греч. chiton хитон) (зоол.). Вещество, из которого состоит твердый наружный покров членистоногих животных (насекомых, раков и т.д.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • Хитин — ЦИГЕЛЬНИКОВ Отчество от именования отца по его профессии: цигельник рабочий кирпичного завода (из нем. Ziegel кирпич). (Н). (Источник: «Словарь русских фамилий». («Ономастикон»)) …   Русские фамилии

  • хитин — опорный полисахарид беспозвоночных (наружный скелет членистоногих) и компонент клеточной стенки грибов и некоторых зеленых водорослей. Линейный полимер из остатков N–ацетил–О–глюкозамина в клеточной стенке, образует (подобно целлюлозе, муреину)… …   Словарь микробиологии

  • хитин — сущ., кол во синонимов: 1 • полисахарид (36) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • ХИТИН — [χιτών (υитон) одежда, оболочка, скорлупа] единственный известный в природе азотсодер. полисахарид (см. Углеводы), аналог клетчатки. X. входит в состав наружных покровов многих беспозвоночных членистоногих, моллюсков …   Геологическая энциклопедия

  • хитин — Водонерастворимый полисахаридный полимер, состоящий из N ацетил D глюкозоаминовых молекулярных единиц, формирующий экзоскелет насекомых, ракообразных и клеточную стенку грибов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики… …   Справочник технического переводчика

  • Хитин — Структурная формула молекулы хитина Хитин (C8h23 …   Википедия

    • dic.academic.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *