Melanina - funcția și aplicarea
istorie în cultura de mai jos). Celulele Process SPF. numite melanocite, în procesul de producție melanogeneza produc 2 tipuri de melanină. pheomelanin (roșu) și eumelanin (o nuanta foarte inchisa de maro). Funcția melanina - pentru a proteja organismul prin absorbtia luminii solare.
Melanina este împărțit în trei tipuri principale: eumelaninei, pheomelanin și neuromelanin. Cel mai frecvent tip de melanină este eumelaninei. Există două tipuri de eumelaninei - maro și negru. Pheomelanin este cisteină unități roșu benzotiazină polimer -Cu, printre alte pigmentare este în mare parte responsabilă pentru părul roșu. Neuromelanins situat în creier, deși funcția sa este încă neclar.
Melanogeneza apare în piele după expunerea la radiații UV, rezultând tans pielii apreciabile. Melanina este un mod eficient lumina absorbant - pigment capabil să disipeze mai mult de 99,9% din radiația UV absorbită. Datorită acestei proprietăți, melanina, se crede pentru a proteja celulele pielii de daune, cum ar fi radiatiile UVB, reducerea riscului de a dezvolta cancer. În plus, deși efectele radiațiilor UV este asociat cu un risc crescut de melanom malign, cancerul de melanocite, studiile arată o incidență redusă a cancerului de piele la persoanele cu melanina mai concentrată, adică, cu un ten întunecat. Cu toate acestea, relația dintre pigmentarea pielii si fotoprotectie sunt eliminate.
Melanina la oameni și alte organisme
La om, melanina este principalul factor determinant al culorii pielii. Este, de asemenea, găsite în păr, țesutul pigmentat care stau la baza irisului si sosudistyo benzi a urechii interne. Țesutul cerebral cu melanina - un rahidian și neuronii purtătoare de pigment în interiorul zone ale creierului, cum ar fi locus coeruleus și substantia nigra. Este, de asemenea, găsite în rețeaua zonei suprarenale.
Melanina din piele este produsa de melanocite, care sunt conținute în stratul bazal al epidermului. Cu toate că, în general, oamenii au o concentrație similară a melanocitelor din piele, melanocite în unele persoane și grupuri etnice produc diferite cantități de melanină. Unii oameni au foarte putin sau deloc melanină este sintetizată în organism - o afectiune cunoscuta sub numele de albinism.
Deoarece melanina este un agregat de molecule de componente mai mici, există mai multe tipuri diferite de melanină cu diferite proporții și modele de legătură ale moleculelor ale acestor componente. Și pheomelanin și eumelaninei se găsesc în pielea umană și păr, dar eumelaninei are cea mai mare prevalenta in corpul uman. În plus, această formă va fi cel mai probabil deficit atunci când albinism.
Polimeri eumelanin, așa cum a fost mult timp crezut a combina mulți polimeri reticulați cu 5,6-dihydroxyindole (DHI) și 5,6-dihydroxyindole-2-carboxilic (DHICA).
Există două tipuri de eumelanin - maro și negru, și ei sunt diferiți chimic unul față de celălalt în structura legăturilor polimerice. O cantitate mică de eumelaninei negru face gri de păr în absența altor pigmenți. O cantitate mică de eumelanin brun în absența altor pigmenți cauze de culoare galben (lumina) de păr.
Pheomelanin dau culoare de la roz la nuanță roșu, în funcție de concentrația. Pheomelanin este deosebit de concentrată în buzele, mameloanele, Glandele penisului si vaginului. Atunci când o cantitate mică de eumelaninei maro în păr, care altfel ar fi parul mai ușoare este amestecat cu un pheomelanin rosu, acest lucru duce la păr roșu.
Din punct de vedere chimic pheomelanin diferă de eumelanin că structura oligomeric cuprinde unități benzotiazină și benzotiazolici care sunt produse în locul DHI și DHICA, atunci când există aminoacidul L-cisteină.
Trihohromy (denumita anterior trihosiderinami) - un pigment, obținută din aceeași cale metabolică ca eumelanin și pheomelanin, dar spre deosebire de aceste molecule au greutate moleculară mică. Acestea se găsesc într-un fir de păr uman roșu.
Neuromelanins (TM) - un pigment de culoare închisă în neuronii polimerice catecolaminergică specifice din creier. La om, numărul NM este cel mai mare, deși este conținută într-o cantitate mai mică de alte primate, și este complet absentă la alte specii. Cu toate acestea, funcția biologică este încă necunoscută, deși neuromelanin la om, sa demonstrat că se leagă în mod eficient metalele de tranziție. cum ar fi fierul. precum și alte molecule cu potențial toxic. Astfel, acesta poate juca un rol crucial in apoptoza si boala legate de Parkinson.
Melanina au roluri foarte diverse și funcții în diferite organisme. Forma de melanina conținută în cerneala folosită de mai multe cefalopodelor ca un mecanism de apărare împotriva prădătorilor. Melanina protejează microorganismele cum ar fi bacteriile și ciupercile. de tensiuni, care includ deteriorarea celulelor ca de radiațiile UV de la soare, și specii reactive de oxigen. Melanina protejează împotriva deteriorării datorate căldurii excesive, unui tratament chimic (cum ar fi metalele grele și agenți oxidanți) și amenințări biochimice (cum ar fi bodys de aparare impotriva invadatoare microbi). Astfel, în multe microbi patogeni (de exemplu, în ciuperca Cryptococcus neoformans) Melanine aparent joaca un rol important în virulență și patogenitatea, care oferă protecție împotriva răspunsului imun al gazdei sale microb. In nevertebrate melanina este inclusă în principalele aspecte ale sistemului imunitar înnăscut de aparare impotriva agentilor patogeni invadatori. În câteva minute după microb infecție încapsulate în melanină (melanization) și formarea de radicali liberi de produse secundare în timpul formării capsulelor se crede că pentru a le ajuta să omoare. Unele tipuri de ciuperci, numite radiotroficheskimi, aparent, se poate folosi acest material ca un pigment fotosintetice care le permite să capteze raze gamma, și de a folosi această energie pentru creștere.
Melanina joacă un rol semnificativ în pigmentarea la mamifere. pene negre de păsări datorează culoarea lor de a melaninei. Ele sunt mai ușor descompuse de bacterii decat pene albe, sau cele care conțin alți pigmenți, cum ar fi caroteni. Pasărea ochi vedere este un organ special. bogat in vasele de sange, creasta de ochi, care este, de asemenea, extrem de bogat în melanină și se crede că joacă un rol în absorbția de lumina care cade pe discul optic, și este folosit pentru a încălzi ochi. Aceasta, la rândul său, poate stimula eliberarea de nutrienți din creasta orbitale pe retină prin corpul vitros; este adevărat, deoarece retina este lipsit păsările de propriile vasele de sange lor. Retinian prezența pigmentului epiteliului unor mari cantități de granule de melanină pot reduce, de asemenea lumina retrodifuzie într-o imagine pe retină.
Unii soareci folosesc un melaninei pic diferit. De exemplu, părul la șoarecii agouti maro rândul său, datorită alternanței producției de eumelanin negru și galben soiuri pheomelanin. Parul este de fapt combinat negru și galben, iar efectul net - culoarea brună a majorității șoarecilor. Anumite tulburări genetice poate produce un soarece complet negru sau complet galben.
Melanina produs de plante, numit uneori catechina, deoarece acestea pot da catecol prin topire alcalină. Acesta este adesea observat în rumenire enzimatice a fructelor, cum ar fi bananele. In etapa de biosinteză este oxidarea tip indol-5,6-chinona tirozinazei polifenol oxidazei de tirozină și catecolamine, ceea ce conduce la formarea melaninei catecol. In ciuda acestui fapt, multe plante conțin compuși care inhibă producția de melanină.
- Dopachinonă → tsisteinildopa 5 + cisteină-S-benzotiazină intermediar → → pheomelanin
- Dopachinonă → 2 + cisteină-S tsisteinildopa → benzotiazină intermediar → pheomelanin
În plus, Dopachinonă pot fi convertite în leykodopahrom și să urmeze încă două căi pentru eumelanin.
- → Dopachinonă → leykodopahrom dopachrome → 5,6-dihydroxyindole-2-carboxilic → Acid CHINON- → eumelanin
- → Dopachinonă → leykodopahrom dopachrome → 5,6-chinona dihydroxyindole → → eumelanin
vedere microscopice
Melanina inviolabil maro și fin, iar diametrul granulelor individuale mai mici de 800 nm. Aceasta diferă de pigmenți melanina convenționale din sângele prăbușirea atât de mare, gras și refractante și gama de culori de la verde la culoare galben sau roșu-brun. În leziunile puternic pigmentate, grupuri dense de melanină pot ascunde detaliile histologica. O soluție diluată de permanganat de potasiu este eficient melanina înălbitor.
tulburări și stări de boală genetică
albinism ocular afectează nu numai pigmentare ochi. dar, de asemenea, acuitatea vizuală. Persoanele cu albinism obicei slab testat, în intervalul 20 / 60-20 / 400. În plus, două forme de tulburare, cu o prevalenta de aproximativ 1 din 2.700 de persoane sunt cele mai frecvente in randul persoanelor de origine din Puerto Rico și asociată cu mortalitate, in plus fata de decese asociate cu melanomul.
Legătura dintre albinism și surditate este cunoscută, deși prost inteles. În tratatul în 1859, Originea speciilor Charlz Darvin a observat că „toate pisicile albe cu ochi albastri sunt, în general surd“. La om, hipopigmentare și surditate apar împreună în sindromul rare Waardenburg, observate mai ales printre tribul Hoppy din America de Nord. Prevalența acestei tulburări în hoppy indieni estimat la aproximativ 1 200 de persoane. Este interesant faptul că modele similare de albinism și surditatea au fost găsite în alte mamifere, inclusiv la câini și rozătoare. Cu toate acestea, lipsa de melanină în sine nu este văzută ca fiind direct responsabil de surditate asociată cu hipopigmentare, deoarece majoritatea oamenilor nu au suficiente enzime necesare pentru sinteza de melanină, pentru a avea functiei auditive normala. În schimb, absența melanocite în banda vasculară a urechii interioare cauze cohlear de deteriorare, deși, de ce acest lucru se întâmplă, nu a fost înțeleasă pe deplin.
În plus față de deficiența melaninei din polimer greutatea moleculară poate fi scăzută de diverși factori, cum ar fi stresul oxidativ. expunerea la lumină, abaterea în asociere cu melanosome proteinele matricei, modificări ale pH-ului sau a concentrațiilor locale de ioni metalici. Greutatea moleculară redusă sau o reducere a gradului de polimerizare a melaninei oculare, așa cum a sugerat, face polimer antioxidant într-un pro-oxidant. În starea sa melaninei pro-oxidant ar fi implicat în legătura de cauzalitate și progresia degenerare maculara si melanomul. monoterapie cu importanta Rasagilină in boala Parkinson, are proprietăți de legare la melanină și de a reduce tumora melanom.
Cu toate acestea, niveluri mai ridicate de eumelaninei pot fi, de asemenea, un dezavantaj, în plus față de o tendință mai mare la un deficit de vitamina D. piele neagra este un factor care complică în îndepărtarea cu laser a hemangioamelor capilare. În general, eficace în tratarea pielii luminii, lasere nu sunt la fel de succes în eliminarea hemangioamele capilare la persoanele de origine africana sau asiatica. concentrații mai mari de melanină la persoanele cu pielea inchisa la culoare doar împrăștia și de a absorbi lumina laserului. prevenind țesuturile țintă de absorbție a luminii. In mod similar, melanina poate complica tratamentul cu laser al altor afecțiuni dermatologice la persoanele cu pielea inchisa la culoare.
Pistrui și alunițe sunt formate în zone de concentrare localizată de melanină în piele. Ele sunt puternic asociate cu pielea echitabil.
afinitate diferită de nicotină la țesuturile care conțin melanină datorită funcției sale în sinteza precursorului melaninei sau ireversibil legarea acesteia. S-a sugerat că aceasta este baza de creștere a dependenței de nicotină și niveluri mai scăzute de renunțarea la fumat la persoanele cu pigment mai închis.
adaptarea umană
Melanocitele administrate granule de melanină în vezicule celulare specializate numite melanozomi. Ele sunt apoi transferate la alte celule ale pielii umane epidermice. Melanozomi per celulă recipient se acumulează pe partea de sus a nucleului celulei, în cazul în care acestea protejează ADN-ul nuclear de mutații induse de radiații de razele ultraviolete ale soarelui ionizante. Ca o regulă, oameni a căror strămoși au trăit pentru perioade lungi de timp în regiunile globului aproape de Ecuator, cantități mari de eumelaninei în piele. Acest lucru face ca pielea lor maro sau negru și le protejează de la expunerea la soare puternic, care duce din ce în ce melanom la persoanele cu pielea deschisa.
Dovezile științifice cele mai recente indică faptul că toți oamenii au evoluat în Africa și apoi succesiv colonizat întreaga lume. Este probabil ca primii oameni moderni au avut un număr relativ mare de melanocite producătoare de eumelanin. Prin urmare, pielea lor este mai inchisa, ca oamenii indigene din Africa de azi. Deoarece unele dintre aceste popoare au migrat și sa stabilit în zonele din Asia și Europa, presiunea selectivă pentru producția eumelaninei a scăzut în zonele în care radiația de la soare a fost mai puțin intensă. Dintre cele două variante de gene comune sunt cunoscute a fi asociate cu pielea umană pal, MC1R nu sunt supuse de selecție și SLC24A5 este supus pozitiv.
Melanina în ochi, în iris și coroida, servește pentru a le proteja de lumină ultravioletă și vizibilă a frecvențelor înalte. Deci, oamenii cu ochi gri, albastru, verde au un risc mai mare de a dezvolta probleme oculare asociate cu soarele. În plus, obiectivul îngălbenește cu vârsta, oferind o protecție suplimentară. Cu toate acestea, de asemenea, devine mai rigid cu varsta, pierde cea mai mare parte de cazare sale - capacitatea de a schimba forma de a se concentra mai de departe lângă obiecte - deteriorare, probabil datorită ligamentului lateral al proteinei cauzate de iradiere UV.
Cercetări recente sugerează că melanina poate juca un rol protector în plus față de protecție solară. Melanina este capabil să fie ligat în mod eficient ionii metalici prin gruparea sa hidroxil carboxilat și fenolic este mult mai eficient decât un puternic ligand de chelare etilendiaminotetraacetat (EDTA) în multe cazuri. Astfel, se poate servi la ionii metalici trap potențial toxice, protejând restul celulelor. Această ipoteză este susținută de faptul că pierderea neuromelanin observată în boala Parkinson este însoțită de creșterea nivelului de fier din creier.
Proprietățile fizice și aplicarea tehnologiei
Există dovezi care să susțină un heteropolimer cu un puternic reticulat, legat covalent la podurile melanoproteinami matrice. Sa presupus că abilitatea melanina de a acționa ca un antioxidant este direct proporțională cu gradul de polimerizare sau greutate moleculară. condiții suboptimale pentru polimerizarea eficientă a monomerilor de melanina poate duce la formarea de melanina pro-oxidant, cu o greutate moleculară mai mică, care este implicată în cauzalitatea și progresia degenerescentei maculare si melanomul. Cai de semnalizare care activeaza melanization in epiteliul retinian pigmentat (RPE), pot fi de asemenea implicate în downregulation fagocitozei rod segment exterior al RPE. Acest fenomen sa datorat în parte conservarea fosa centrală în degenerescenta maculara.
Aflați mai multe pe tema melaninei: