케라틴 : 유형, 구조, 위치 및 기능 - 생물학 - 2026

각질 형성 불용성 섬유 성 단백질 특히 척추 동물 세포와 많은 유기체의 외피의 구조 부분. 그것은 매우 다양한 형태를 가지고 있으며 화학적으로 말하면 반응성이 매우 낮습니다.

그 구조는 1951 년 과학자 인 Linus Pauling과 Robert Corey가 동물 털의 구조를 분석하면서 처음으로 설명했습니다. 이 연구자들은 또한 근육 조직의 미오신 구조에 대한 통찰력을 제공했습니다.

알파-각질 조직 체계 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Mlpatton)

콜라겐 다음으로, 그것은 동물에서 가장 중요한 단백질 중 하나이며 머리카락, 양모, 손톱, 발톱, 발굽, 깃털, 뿔의 대부분의 건조 중량을 나타냅니다. 피부의 바깥층.

동물의 요소 또는 "각질화 된"부분은 각 특정 유기체에서 수행하는 기능에 따라 크게 달라지는 매우 다른 형태를 가질 수 있습니다.

케라틴은 장력 및 압축 측면에서 큰 기계적 효율성을 제공하는 특성을 가진 단백질입니다. 이것은 "케 라티노 사이트"라고 불리는 특별한 유형의 세포에 의해 생성되며, 일반적으로 생성 된 후에 죽습니다.

일부 저자는 각질이 조직 및 단계별 방식으로 표현된다는 점을 확인합니다. 인간에게는 이러한 단백질을 암호화하는 30 개 이상의 유전자가 있으며 이들은 여러 차례의 유전 적 복제를 통해 진화 한 가족에 속합니다.

각질의 종류와 구조

각질에는 본질적으로 α와 β의 두 가지 유형이 있습니다. 이들은 알파 나선 (α- 케라틴)으로 감기거나 β- 접힌 시트 (β- 케라틴)로 병렬로 결합 될 수있는 폴리펩티드 사슬로 주로 구성된 기본 구조를 가짐으로 구별됩니다.

α- 케라틴

이 유형의 케라틴은 가장 많이 연구되었으며 포유류는 이러한 유형의 케라틴에 대해 적어도 30 가지의 다른 변종을 가지고있는 것으로 알려져 있습니다. 이 동물에서 α- 케라틴은 손톱, 머리카락, 뿔, 발굽, 깃펜 및 표피의 일부입니다.

콜라겐과 마찬가지로 이러한 단백질은 구조에 글리신 및 알라닌과 같은 작은 아미노산이 풍부하게 포함되어있어 알파 나선의 확립이 가능합니다. α- 케라틴의 분자 구조는 (1) 결정질 섬유소 또는 나선, (2) 필라멘트의 말단 도메인, (3) 매트릭스의 세 가지 영역으로 구성됩니다.

나선은 2 개이며 결합 또는 이황화 다리 (SS)의 존재로 인해 서로 결합 된 나선형 나선형과 유사한 이합체를 형성합니다. 각각의 나선은 각각 약 3.6 개의 아미노산 잔기를 가지고 있으며 약 310 개의 아미노산으로 구성됩니다.

이러한 코일 코일은 연결되어 동일한 유형의 다른 코일과 조립할 수있는 protofilament 또는 protofibril로 알려진 구조를 형성 할 수 있습니다.

프로토 필라멘트는 시스테인 잔류 물이 풍부하고 코어 또는 매트릭스 영역에 부착 된 비 나선형 N- 및 C- 말단을 가지고 있습니다. 이 분자는 중합되어 직경이 7nm에 가까운 중간 필라멘트를 형성합니다.

케라틴으로 구성된 중간 필라멘트는 산성 중간 필라멘트 (유형 I)와 염기성 필라멘트 (유형 II)의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 이들은 단백질 매트릭스에 내장되어 있으며 이러한 필라멘트가 배열되는 방식은 구성하는 구조의 기계적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다.

유형 I 필라멘트에서 나선은 L1, L12 및 L2로 알려진 3 개의 "나선형 커넥터"를 통해 서로 연결되며 나선 영역에 유연성을 제공하는 것으로 간주됩니다. 유형 II 필라멘트에는 나선형 도메인 사이에있는 두 개의 하위 도메인도 있습니다.

α- 각질이있는 구조의 예 : 모발

일반적인 모발의 구조를 분석하면 직경이 약 20 마이크론이며 평행하게 (나란히) 배향 된 포장 된 거대 섬유를 포함하는 죽은 세포로 구성됩니다.

이 소와 같은 포유류의 털은 케라틴으로 만들어져 있습니다 (출처 : pixabay.com을 통한 Frank Winkler)

Macrofibrils는 직경이 더 작고 황 함량이 높은 무정형 단백질 물질을 통해 서로 연결되는 미세 섬유로 구성됩니다.

이 미세 섬유는 9 + 2 조직 패턴을 가진 더 작은 원형 섬유 그룹으로, 이는 9 개의 원형 섬유가 2 개의 중앙 원형 섬유를 둘러싸고 있음을 의미합니다. 이 모든 구조는 본질적으로 α- 케라틴으로 구성됩니다.

부드러운 각질과 단단한 각질

황 함량에 따라 α- 케라틴은 소프트 케라틴 또는 하드 케라틴으로 분류 할 수 있습니다. 이것은 단백질 구조에서 이황화 결합에 의해 부과되는 기계적 저항력과 관련이 있습니다.

단단한 각질 그룹에는 머리카락, 뿔 및 손톱의 일부인 각질이 포함되며 부드러운 각질은 피부와 옥수수에서 발견되는 필라멘트로 표시됩니다.

이황화 결합은 환원제를 사용하여 제거 할 수 있으므로 일부 곤충의 경우와 같이 메르 캅탄이 풍부한 내장을 가지고 있지 않으면 케라틴으로 구성된 구조가 동물에 의해 쉽게 소화되지 않습니다.

β- 케라틴

β- 케라틴은 α- 케라틴보다 훨씬 강하며 발톱, 비늘, 깃털, 부리의 일부로 파충류와 새에서 발견됩니다. 도마뱀 붙이에서 다리 (버섯)에있는 미세 융모도이 단백질로 구성됩니다.

분자 구조는 결합 또는 수소 결합을 통해 함께 결합 된 역 평행 폴리펩티드 사슬에 의해 형성된 β- 접힌 시트로 구성됩니다. 이 체인은 서로 나란히 있으며 약간 접힌 작고 단단하고 평평한 표면을 형성합니다.

그것은 어디에 있고 그 기능은 무엇입니까?

케라틴의 기능은 무엇보다도 그것이 만드는 구조의 유형과 동물의 몸에서 발견되는 위치와 관련이 있습니다.

다른 섬유질 단백질과 마찬가지로, 세포 골격의 단백질 인 중간 필라멘트 계열로 알려진 대규모 단백질 계열에 속하기 때문에 세포에 안정성과 구조적 강성을 부여합니다.

보호 및 보장

고등 동물의 피부 상층에는 케라틴에 의해 형성된 중간 필라멘트의 큰 네트워크가 있습니다. 이 층은 표피라고 불리며 인간의 두께는 30 미크론에서 1nm 사이입니다.

표피는 다양한 유형의 기계적 및 화학적 스트레스에 대한 보호 장벽 역할을하며 "케 라티노 사이트"라고하는 특수한 유형의 세포에 의해 합성됩니다.

표피 외에도 지속적으로 흘리며 유사한 기능을 수행하는 각질층으로 알려진 훨씬 더 많은 외부 층이 있습니다.

가시와 깃펜은 또한 다양한 동물이 포식자 및 기타 공격자로부터 자신을 보호하기 위해 사용합니다.

아시아와 아프리카에 서식하는 작은 식충 포유류 인 Pangolins의 "갑옷"도 그들을 보호하는 케라틴 "비늘"로 구성되어 있습니다.

방어 및 기타 기능

뿔은 Bovidae 가족의 동물, 즉 소, 양 및 염소에서 관찰됩니다. 그들은 매우 강하고 저항력이 강한 구조이며 그들을 방어 및 구애의 기관으로 사용하는 동물입니다.

뿔은 두개골의 뒤쪽 영역에서 튀어 나온 피부로 덮여있는 "해면질"뼈로 구성된 뼈 중심에 의해 형성됩니다.

손톱은 각질로 구성된 신체 부위의 또 다른 예입니다 (출처 : pixabay.com을 통한 Adobe Stock)

발톱과 못은 먹이를주고 억제하는 기능 외에도 동물을 공격자와 포식자에 대한 방어 "무기"로 사용합니다.

새의 부리는 음식, 방어, 구애, 열 교환 및 손질 등 여러 가지 용도로 사용됩니다. 새의 자연에서는 특히 관련 턱의 모양, 색상, 크기 및 강도 측면에서 여러 종류의 부리가 발견됩니다.

부리는 뿔처럼 두개골에서 튀어 나온 뼈 코어로 구성되어 있으며 강력한 β- 케라틴 시트로 덮여 있습니다.

턱뼈가없는 동물 ( "조상"척추 동물)의 치아는 케라틴으로 구성되어 있으며 "고등"척추 동물의 치아처럼 먹이와 방어에 여러 기능을 가지고 있습니다.

이동 중

많은 반추 동물 및 유제류 동물 (말, 당나귀, 엘크 등)의 발굽은 각질로 만들어져 있으며 매우 저항력이 있으며 다리를 보호하고 움직임을 돕도록 설계되었습니다.

새들이 돌아 다니는 데에도 사용되는 깃털은 β- 케라틴으로 만들어져 있습니다. 이러한 구조는 위장, 구애, 단열 및 불 투과성 기능도 가지고 있습니다.

새의 깃털과 부리도 케라틴으로 구성되어 있습니다 (출처 : Couleur, pixabay.com)

업계에서

섬유 산업은 인간 중심적으로 말하자면 각질화 구조의 주요 착취 자 중 하나입니다. 많은 동물의 양모와 털은 산업 차원에서 중요합니다. 왜냐하면 그들과 함께 다양한 관점에서 남성에게 유용한 다양한 의복이 제조되기 때문입니다.

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