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 изо всех сил пытаюсь понять первопричину врожденного завитка на макроскопическом уровне .

Мое текущее понимание структуры волос основано главным образом на этом веб-сайте .

Наиболее важной частью волос для нашего обсуждения является кортекс, который состоит из множества аксиально выровненных макрофибрилл или макроскопических кератиновых волокон, которые в некоторых наполнителях состоят в основном из липидов/белков. Внутри этих макрофибрилл находятся микрофибриллы. Они также выровнены по оси и в некоторых наполнителях из липидов/белков. Внутри микрофибрилл находятся протофибриллы, еще более мелкие волокна, которые скручены друг вокруг друга, как пряжа. Эти протофибриллы состоят из 4 кератиновых цепей, которые по существу скручены вместе и соединены дисульфидными связями и водородными связями. В то время как водородные связи легко разрываются, дисульфидные связи — нет. В завитых волосах макрофибрилла несимметрична, но я не уверен, как это или какие другие эффекты на самом деле приводят к завивке.

Ранее я предполагал, что причина завивки заключается в том, что при асимметричной конфигурации волос (т.е. не цилиндрической, а более овальной в поперечном сечении) некоторые остаточные напряжения образуются за счет дисульфидных связей между кератином. заставили меня поверить, что это вызовет повышенное изгибание протофибрилл. Но даже с прямыми волосами и более симметричными дисульфидными связями у вас уже есть некоторое скручивание и коробление протофибрилл, но волосы не скручиваются на макроскопическом уровне.

Таким образом, не похоже, что это искривление из-за асимметричных дисульфидных связей обязательно приведет к скрученной или организованной структуре на макроуровне с макрофибриллами. Это приводит меня к мысли, что я что-то упускаю.

Ответы (1)

Хороший вопрос. Я должен сказать, что мне потребовалось много часов, чтобы получить удовлетворительный ответ.

Волосы состоят из молекул кератина, которые содержат цистеин. Цистеин имеет тиоловую (-SH) группу, с помощью которой он может образовывать дисульфидную (-SS-) связь с другим цистеином другого кератина, вызывая искривление волос. Смотрите это изображение отсюда :

молекулы кератина и дисульфидные мостики в волосах

Завивка волос может быть оправдана как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровне.

  1. Микроскопический уровень : См. этот пост отсюда :

Вьющиеся волосы связаны с химическими связями в белке, из которого состоят волосы. α -кератин. кератины, особенно α -кератин, имеют длинные последовательности аминокислот (часто более 300), образующие спиральную структуру.

Пары этих спиральных структур затем наматываются друг на друга в структуре с левосторонней спиральной спиралью. Затем они притягиваются к другой спирали, так что две кератиновые спирали слипаются. Эти четырехцепочечные структуры затем связываются с другой четырехцепочечной структурой, образуя нить волоса. Одной из аминокислот, составляющих эти цепи, является цистеин, который имеет группу серы, способную соединяться с другими группами серы на других спиральных витках.

Чем больше взаимодействий филамента с другим филаментом, тем плотнее становится скрученный виток. Следовательно, вьющиеся волосы имеют больше взаимодействий, чем прямые волосы. Процесс «химической завивки» волос делает более доступной серу на аминокислоте, цистеине, для создания этих соединений. Ногти на пальцах рук и ног имеют много связей между нитями и поэтому очень твердые.

Например, посмотрите, как волосы искусственно завиваются с помощью химической завивки.

связывание между молекулами кератина

эффект дисульфидных мостиков

Источник

Это изменение в расположении связей и вызывает скручивание волос (посмотрите еще раз на первую диаграмму и обратите внимание на ориентацию дисульфидных мостиков). Эти вертикальные нити теперь скручиваются из-за изменения этих связей. Здесь необходимое механическое напряжение для изгиба обеспечивается искусственно.

  1. Макроскопический уровень : форма волос также определяется их макроскопической структурой. Посмотрите на эту статью:

Все волосы, вьющиеся или прямые, состоят из двух основных компонентов: стержня и фолликула. Валы — это видимые струящиеся пряди, которые мы видим на голове. Фолликул — это часть наших волос, которая находится в коже или дерме скальпа. Каждая из этих структур играет роль в определении нашей общей формы волос.

Давайте начнем с корня проблемы (каламбур на 100 процентов): с фолликула. Оказывается, 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 более плоский овал, тем круче будут волосы.

Еще одним фактором, способствующим курчавости волос, является то, как фолликул проникает в кожу головы. Фолликулы прямых волос туннелируют вертикально вниз с поверхности кожи в дерму. Если фолликул углубляется в дерму, волосы будут искривляться по мере роста, вызывая их скручивание. Хотя это искривление фолликула может привести к великолепным кудрям, оно вызывает один серьезный недостаток, который могут подтвердить все кудрявые люди, - сухость. В дерме специальные железы выстилают фолликул, выделяя масло, называемое кожным салом, для смазки волос. К сожалению, когда фолликулы изгибаются, кожное сало не может перемещаться по длине волос, что также приводит к сухости волос, которые не смазываются.

структура волосформы и размеры фолликуловЭффект туннелирования фолликула в кожу головыИсточник

Хотя то, как форма фолликула определяет структуру пряди волоса, вероятно, неизвестно, основным фактором, вероятно, является то, как волосы выходят из кожи головы. Когда он появляется в изогнутой форме, он сталкивается с большим напряжением кожи головы, что заставляет его изгибаться в форме фолликула, образуя завитки. Так как прямые пряди не сталкиваются с такими силами, они не приводят к завивке волос.

Таким образом, завитки волос являются следствием большого количества дисульфидных мостиков между молекулами кератина и тем, как волосы выходят из кожи головы.

Да, это отличное резюме того, что я читал в Интернете. Тем не менее, он не может полностью ответить на корень вопроса: почему именно связывание дисульфидного типа. У нас есть два очевидных фактора скручивания: 1) сильное скручивание в альфа-кератине и 2) асимметрия в поперечном сечении. Похоже, что 1) может изменить модуль упругости волос, что делает их более восприимчивыми к изгибу, а 2) изменить поперечное сечение и (при условии, что площадь поперечного сечения примерно одинакова) сделать волосы более уязвимыми для завивки.
Однако основная причина до сих пор не устранена. Есть некоторая причина , которая приводит к фактическому скручиванию. Два фактора, упомянутые ранее, не вызывают завивку напрямую, должно быть некоторое остаточное напряжение, возникающее в процессе роста волос. На мой взгляд, это остаточное напряжение может возникать по-разному, но, скорее всего, из-за изменения химического состава поверхности по мере того, как волосы врастают в атмосферу. Это изменение химического состава поверхности, вероятно, приводит к изменению механических свойств, что, в свою очередь, вызывает механическое напряжение и приводит к скручиванию.
@user2341 user2341 кажется, я до сих пор не уловил корень проблемы. Извините, но не могли бы вы объяснить, на что я не ответил здесь?
Как и в моем предыдущем комментарии, нет информации о причине скручивания. Я продолжил размышлять о причинах в своем предыдущем комментарии, но я не уверен, что есть какие-либо фактические доказательства относительно причины или причины, по которой волосы вьются.
Как дисульфидные связи в волосах вызывают скручивание?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 9v