Как дисульфидные связи в волосах вызывают скручивание?
Я понимаю, что есть несколько характеристик вьющихся волос, которые отличаются от прямых волос (например, асимметричное распределение дисульфидных связей в вьющихся волосах), но на самом деле я пытаюсь понять коренную причину вьющихся волос на макроскопическом уровне .
Мое текущее понимание структуры волос основано главным образом на этом сайте
Наиболее важной частью волос для нашего обсуждения является кора, которая состоит из множества аксиально выровненных макрофибрилл или макроскопических кератиновых волокон, которые в каком-то наполнителе по существу состоят из липидов / белков. Внутри этих макрофибрилл находятся микрофибриллы. Они также выровнены по оси и в некоторых наполнителях липидов / белков. Внутри микрофибрилл находятся протофибриллы, даже более мелкие волокна, которые скручены друг с другом, как пряжа. Эти протофибриллы состоят из 4 кератиновых цепей, которые по существу скручены вместе и связаны дисульфидными и водородными связями. Хотя водородные связи легко разрушаются, дисульфидные связи - нет. В кудрявых волосах макрофибрилла не симметрична, но я не уверен, как это или какие другие эффекты на самом деле приводят к керлингу.
Ранее я предполагал, что причина скручивания заключается в том, что в асимметричной конфигурации волос (т.е. не цилиндрической, а более овальной в поперечном сечении) некоторые остаточные напряжения образуются дисульфидными связями между кератином. Если это правда, это будет заставь меня поверить, что это приведет к увеличению потери протофибрилл. Но даже с прямыми волосами и более симметричными дисульфидными связями у вас уже есть некоторая скручиваемость и изгиб протофибрилл, но волосы не скручиваются на макроскопическом уровне.
Таким образом, это не похоже на то, что это изгибание из-за асимметричных дисульфидных связей обязательно приведет к скрученной или организованной структуре на макромасштабе с макрофибриллами. Это приводит меня к мысли, что я что-то упустил.
еще один "Homo Sapien"
Хороший вопрос Я должен сказать, что мне потребовалось много часов, чтобы получить удовлетворительный ответ.
Волосы сделаны из молекул кератина, которые содержат цистеин. Цистеин имеет тиоловую (-SH) группу, благодаря которой он может образовывать дисульфидную (-SS-) связь с другим цистеином другого кератина, вызывая изгиб волос. Смотрите это изображение здесь :
Завивка волос может быть оправдана как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровне.
- Микроскопический уровень : см. Этот пост здесь :
Вьющиеся волосы связаны с химическими связями в белке, который составляет волосы - α α -keratin. Кератины, в частности α α -кератин, имеет длинные последовательности аминокислот (часто более 300), которые образуют спиральную структуру.
Пары этих спиральных структур затем обвивают друг друга в левой спиральной структуре. Затем они притягиваются к другой спиральной катушке, так что две кератиновые спирали будут слипаться. Эти четырехцепочечные структуры затем связываются с другой четырехцепочечной структурой, образуя волосковую нить. Одной из аминокислот, составляющих эти цепи, является цистеин, который имеет серную группу, которая способна связываться с другими серными группами на других спиральных катушках.
Чем больше взаимодействий у нити с другой нитью, тем плотнее становится спиральная спираль. Следовательно, вьющиеся волосы имеют больше взаимодействий, чем прямые волосы. Процесс «завивки» волос обеспечивает большую доступность серы для аминокислоты, цистеина, для создания этих связей. Пальцы рук и ног имеют много связей между нитями и, следовательно, очень твердые.
Например, посмотрите, как волосы завиваются искусственно с помощью химической завивки.
Это изменение в расположении связей - то, что вызывает скручивание волос (посмотрите снова на первую диаграмму и обратите внимание на ориентацию дисульфидных мостиков). Эти вертикальные пряди теперь скручиваются из-за изменения этих связей. Здесь необходимое механическое натяжение для изгиба обеспечивается искусственно.
- Макроскопический уровень : форма волос также определяется его макроскопической структурой. Посмотрите на эту статью:
Все волосы, вьющиеся или прямые, имеют два основных компонента: стержень и фолликул. Валы - это видимые, плавные нити, которые мы видим на наших головах. Фолликул - это часть наших волос, которая находится внутри кожи или дермы нашей кожи головы. Каждая из этих структур играет роль в определении нашей общей формы волос.
Давайте начнем с корня проблемы (каламбур на 100 процентов предназначен): фолликул. Оказывается, что форма наших фолликулов является основным фактором, определяющим текстуру наших волос. Если бы вы посмотрели на фолликул прямых волос, вы бы обнаружили, что он идеально круглый. Фолликул вьющихся волос принимает овальную форму. Чем ровнее овал, тем круче будут волосы.
Другим фактором, способствующим завиванию волос, является способ туннелирования фолликула в кожу головы. Фолликулы прямых волос туннелируют вертикально вниз от поверхности кожи в дерму. Если фолликул входит в дерму, то волосы будут искривляться по мере их роста, вызывая их скручивание. Хотя это изгибание фолликула может привести к великолепным завиткам, оно вызывает один главный недостаток, который могут засвидетельствовать все вьющиеся волосы, - сухость. Внутри дермы специальные железы выравнивают фолликул для выделения масла, называемого кожным салом, для смазывания волос. К сожалению, когда кожное сало изгиба фолликулов не может перемещаться по длине волос, а также приводит к сухости волос, которые не смазываются.
Хотя, как форма фолликула определяет структуру прядей волос, вероятно, неизвестно, основной фактор, вероятно, заключается в том, как волосы выходят из кожи головы. Когда он появляется в изогнутой форме, он сталкивается с большим напряжением от скальпа, что заставляет его изгибаться в форме фолликула, чтобы сформировать завитки. Поскольку прямолинейные пряди не сталкиваются с такими силами, они не приводят к завитым волосам.
Таким образом, завитки волос являются следствием большого количества дисульфидных мостиков между молекулами кератина и того, как волосы выходят из кожи головы.