Меланинът - функцията и приложение
История на културата по-долу). Процес SPF клетки. наречени меланоцити, в процеса на меланогенезата производство продукция 2 вида меланин. феомеланин (в червено) и еумеланин (много тъмен оттенък на кафявото). меланин функция - за защита на тялото чрез абсорбиране на слънчева светлина.
Меланинът е разделена на три основни вида: еумеланин, феомеланин и невромеланин. Най-често срещаният тип на меланин е еумеланин. Има два вида еумеланин - кафяво и черно. Феомеланин е цистеинови червени -съдържащ полимерни бензотиазиндиоксиди единици, сред други пигментация е до голяма степен отговорен за червения косата. Невромеланин намира в мозъка, въпреки че функцията му е все още неясно.
Меланогенезата се случва в кожата след излагане на UV радиация, което води до добиване на тен забележими. Меланинът е ефективен светлина абсорбер - пигмент могат да разсейват повече от 99.9% на абсорбира UV радиация. Заради този имот, меланин, се смята за защита на клетките на кожата от увреждане, като например UVB радиация, намаляване на риска от развитие на рак. В допълнение, въпреки че въздействието на UV радиация е свързано с повишен риск от злокачествен меланом, рак на меланоцитите, проучванията показват намалена честота на рак на кожата при хора с по-концентриран меланин, който е с тъмна кожа. Въпреки това, връзката между пигментацията на кожата и фотозащита се изчиства.
Меланинът при хора и други организми
При хората, меланинът е основният определящ фактор за цвят на кожата. Също така е установено в коса, пигментирана тъкан в основата на ириса и sosudistyo лента на вътрешното ухо. тъкан на мозъка с меланин - един мозък и неврони пигментни носещи в области на мозъка, като coeruleus на локус и субстанция нигра. Също така е установено в мрежата на района надбъбречната.
Меланин в кожата се произвежда от меланоцити, които се съдържат в базалния слой на епидермиса. Въпреки че като цяло, хората имат подобна концентрация на меланоцити в кожата, меланоцитите в някои лица и етнически групи произвеждат различни количества меланин. Някои хора имат много малко или никакво меланин се синтезират в организма - състояние, известно като албинизъм.
Тъй меланин е съвкупност от молекули на по-малки компоненти, има много различни видове меланин с различни размери и форми на свързващите молекули от тези компоненти. И феомеланин и еумеланин са открити в човешката кожа и коса, но еумеланин има най-голямо разпространение в човешкото тяло. В допълнение, тази форма най-вероятно ще бъде дефицитен когато албинизъм.
Полимери еумеланин, като отдавна се смята, че се комбинират много полимери омрежени с 5,6-dihydroxyindole (DHI) и 5,6-dihydroxyindole-2-карбоксилна киселина (DHICA).
Има два вида еумеланин - кафяви и черни, и те са химически различни един от друг в структурата на полимерните връзки. Малко количество от черен еумеланин прави сивата коса при липсата на други пигменти. Малко количество кафяво еумеланин в отсъствието на други пигменти причинява жълто (светлина) цвят на косата.
Феомеланин даде цвят от розово до червено оттенък, в зависимост от концентрацията. Феомеланин е особено концентриран в устните, зърната, главичката на пениса и вагината. Когато малко количество кафяво еумеланин в косата, които иначе биха се направи по-лек коса се смесва с червен феомеланин, това води до червена коса.
От химическа гледна точка на феомеланин различава от еумеланин че олигомерна структура съдържа бензотиазиндиоксиди и бензотиазолови единици, които се произвеждат вместо DHI и DHICA, когато има аминокиселинна L-цистеин.
Trihohromy (наричана по-рано trihosiderinami) - пигмент, получен от същия метаболитен път като еумеланин и феомеланин, но за разлика от тези молекули имат ниско молекулно тегло. Те се намират в някаква червена коса.
Невромеланин (TM) - тъмен пигмент в полимерните Специфични Катехоламинергична неврони в мозъка. При хората, NM брой е най-висока, въпреки че се съдържа в по-малко количество други примати, и е напълно отсъства в други видове. Въпреки това, биологичната функция все още е неизвестна, въпреки че невромеланин при хора, е доказано, че ефективно се свързва преходни метали. като желязо. както и други потенциално токсични молекули. По този начин, той може да играе решаваща роля в апоптозата и болести свързани с тях Паркинсон.
Меланинът има много разнообразни роли и функции в различните организми. Форма на меланин, съдържаща се в мастилото, използвано от много главоноги като защитен механизъм срещу хищници. Меланинът също предпазва микроорганизми като бактерии и гъбички. от напрежения, които включват увреждане на клетките като от UV радиация от слънцето, и реактивни кислородни видове. Меланинът предпазва от повреди, причинени от прекомерна топлина, химическа обработка (като тежки метали и окислители) и биохимични заплахи (като защитните сили на организма срещу нахлуването микроби). Така в много патогенни микроби (например, в гъбата Cryptococcus neoformans) меланини очевидно играят важна роля в вирулентност и патогенност, осигурява защита срещу микроби имунен отговор на своя гостоприемник. В безгръбначни меланин е включена в основните аспекти на вродената система имунна защита срещу нахлуващите патогени. В рамките на няколко минути след микроб инфекция капсулирани в меланин (melanization) и образуването на свободни радикали от странични продукти по време на формирането на капсулите се смята, че помага да ги убие. Някои видове гъбички, наречени radiotroficheskimi, както изглежда, могат да използват този материал като фотосинтеза пигмент, който им дава възможност за заснемане на гама-лъчи, както и да използват тази енергия за растеж.
Меланинът играе значителна роля в пигментацията при бозайници. Черните пера на птици дължат цвета си на меланин. Те са по-лесно се разгражда от бактерии от бели пера, или тези, съдържащи други пигменти като каротини. Мнението на птичи поглед е специален орган. богата на кръвоносни съдове, очите на билото, което също е изключително богат на меланин и се смята, че играе роля в усвояването на светлината, падаща върху диска на зрителния нерв, и тя се използва за загряване на окото. Това на свой ред може да стимулира освобождаването на хранителни вещества от орбитален билото на ретината през стъкловидното тяло; това е вярно, тъй като ретината е лишен птици от техните собствени кръвоносни съдове. ретиналния пигментен епител присъствието на големи количества меланин гранули може също така да се намали обратно разсейване светлина в изображение на ретината.
Някои мишки използват малко по-различно меланин. Например, косата при мишки агути потъмнява поради смяната на производство на черен еумеланин и феомеланин жълти сортове. Косата е всъщност комбинира черно и жълто, а нетният ефект - кафяв цвят на повечето мишки. Някои генетични заболявания може да се получи напълно черни или напълно жълти мишки.
Меланинът произведени от растения, понякога се нарича катехол, тъй като те може да даде катехол чрез алкална топене. Това често се наблюдава в ензимното покафеняване на плодове, като банани. В етап биосинтеза е окислението на тип индол-5,6-хинон полифенол оксидаза тирозиназа от тирозин и катехоламини, което води до образуването на меланин катехол. Въпреки това, много растения съдържат съединения, които инхибират производството на меланин.
- Допахинон → 5 + цистеин-S-бензотиазин междинно tsisteinildopa → → феомеланин
- Допахинон → 2 + цистеин-S- tsisteinildopa → бензотиазин междинно → феомеланин
В допълнение, допахинон, могат да бъдат превърнати в leykodopahrom и следват още две пътеки на еумеланин.
- → допахинон → leykodopahrom dopachrome → 5,6-dihydroxyindole-2-карбоксилна киселина → хинон → еумеланин
- → допахинон → leykodopahrom dopachrome → 5,6-хинон dihydroxyindole → → еумеланин
микроскопична гледна
Меланинът кафяво ненарушим и фин, а диаметърът на отделните гранули от по-малко от 800 пМ. Това се различава от конвенционалните меланин пигменти от кръвта на разпадането на този голям, мазнини, както и клетъчни включвания и варират по цвят от зелено до жълто или червено-кафяв цвят. В силно пигментни лезии, плътни струпвания на меланин Те могат да замаскират хистологична подробности. Разреден разтвор на калиев перманганат е ефективно белина меланин.
Генетични нарушения и болестни състояния
Очна албинизъм засяга не само пигментация на очите. но също зрителната острота. Хората с албинизъм обикновено слабо изследвани, в диапазона от 20 / 60-20 / 400. В допълнение, две форми на заболяването, с преобладаване на приблизително 1 на 2700 хора са най-често сред хората от Пуерто Рико произход и свързани с смъртност, в допълнение към смъртни случаи, свързани с меланом.
Връзката между албинизъм и глухота е известно, въпреки че не се разбира добре. В трактата през 1859 г. Произход на видовете Чарлз Дарвин отбелязва, че "всички бели котки със сини очи обикновено са глухи". При хората, хипопигментации и глухота появят заедно в редкия синдром Варденбург му, наблюдава предимно сред племето Хопи в Северна Америка. Разпространението на това заболяване в Хопи индийци оценява на около 1 200 души. Интересно е, че подобни модели на албинизъм и глухота са открити в други бозайници, включително кучета и гризачи. Въпреки това, липсата на меланин в себе си не се разглежда като пряко отговорен за глухота, свързана с хипопигментации, тъй като повечето хора не разполагат с достатъчно ензими, необходими за синтеза на меланин, да има нормален слуховата функция. Вместо липса на меланоцити в съдовата лентата на вътрешното ухо кохлеарни причини за влошаване, обаче, защо това се случва, не се разбира напълно.
В допълнение към меланин дефицит на неговото молекулно тегло полимер може да бъде намалена от различни фактори като оксидативен стрес. излагане на светлина, отклонението във връзка с меланозома матрични протеини, промени в рН или локални концентрации на метални йони. Намалената молекулно тегло или намаляване на степента на очно меланин полимеризация, както е предложено, прави антиоксидант полимер в про-окислител. В про-оксидант меланин състояние твърди участва в причиняването и развитието на дегенерация на макулата и меланома. Разагилин важно монотерапия при болест на Паркинсон, има свойства на свързване към меланин и намаляване меланом тумор.
Въпреки това, по-високи нива на еумеланин може също да бъде недостатък, в допълнение към по-висока склонност към дефицит на витамин D. тъмна кожа е усложнява фактор за лазерно отстраняване на капилярни хемангиоми на. Като цяло, ефективно при лечението на светла кожа, лазери не са толкова успешни в отстраняването на капилярна хемангиоми при хора от африкански или азиатски произход. По-високите концентрации на меланин в хора с тъмна кожа само разсейват и поглъщат лазерната светлина. предотвратяване на светлина абсорбционни целеви тъкани. По същия начин, меланин може да усложни лазерно лечение на други дерматологични заболявания при хора с тъмна кожа.
Лунички и мола са оформени в областта на локализирано концентрация на меланин в кожата. Те са силно свързани с бяла кожа.
Никотинът различен афинитет към меланин-съдържащи тъкани, поради неговата функция в синтеза на меланин прекурсор или необратимо свързване с него. Предполага се, че това е в основата на нарастване на зависимостта от никотина и по-ниски нива на спиране на тютюнопушенето при хора с по-тъмен пигмент.
човешката адаптация
Меланоцитите прилагат меланин гранули в специализирани клетъчни везикули наречени меланозоми. След това те се прехвърлят към други човешки епидермален кожни клетки. Меланозоми на получател клетка се натрупват в горната част на ядрото на клетката, където те се защити ядрената ДНК от мутации, предизвикани от йонизиращото лъчение на ултравиолетовите лъчи на слънцето. Като правило, хора, чиито предци са живели в продължение на дълги периоди от време в районите на земното кълбо близо до екватора, големи количества еумеланин в кожата. Това прави кожата им кафяво или черно и ги предпазва от излагане на силно слънце, че все по-често води до меланома в хората със светла кожа.
Най-новите научни доказателства сочат, че всички хора са еволюирали в Африка и след това последователно колонизирали целия свят. Много е вероятно, че първите съвременни хора са имали относително голям брой еумеланин производство меланоцити. Съответно, кожата им е по-тъмна, както коренното население на Африка днес. Тъй като някои от тези народи, се заселило в райони на Азия и Европа, селективен подбор на еумеланин намалял в климат, където слънчевата радиация е по-малко интензивен. От са известни два общи генни варианти са свързани с бледо човешката кожа, MC1R не претърпяват положителна селекция и SLC24A5 подлага.
Меланинът в очите, в ириса и хориоидеята, служи, за да ги предпази от ултравиолетовата и видимата светлина на високи честоти. Така че, хора с сиви, сини, зелени очи са по-голям риск от развитие на очни проблеми, свързани със слънцето. В допълнение, на обектива жълти с възрастта, даваща допълнителна защита. Въпреки това, той също става по-твърда с възрастта, губи повечето от настаняването му - способността да се променя формата да се фокусира от далеч, за да до обекти - влошаване, вероятно се дължи на страничен лигамент на протеина, причинено от UV облъчване.
Последните изследвания показват, че меланин може да играе защитна роля в допълнение към защитата на слънце. Меланинът е в състояние ефективно да лигиране метални йони чрез карбоксилат и фенолна хидроксилна група е много по-ефективен от силна хелатиращ лиганд етилендиаминтетраацетат (EDTA) в много случаи. По този начин, тя може да служи за улавяне на потенциално токсични метални йони, защита на останалата част от клетките. Тази хипотеза се подкрепя от факта, че невромеланин загуба наблюдавани при болестта на Паркинсон е придружено от повишени нива на желязо в мозъка.
Физични свойства и приложение на технологиите
Има доказателства в подкрепа на хетерополимер със силно омрежени, ковалентно свързан към матрица melanoproteinami мостове. Приема се, че способността на меланин да действа като антиоксидант е пряко пропорционална на степента на полимеризация или молекулно тегло. Подоптималните условия за ефективно полимеризация на мономерите на меланин може да доведе до образуването на про-оксидант меланин с ниско молекулно тегло, който участва в причиняването и развитието на дегенерация на макулата и меланома. Сигналните пътища, които активират melanization в ретиналния пигментен епител (RPE), могат също да бъдат включени в низходящо регулиране на прът външен сегмент фагоцитоза на RPE. Това явление се дължи отчасти на централната запазване на ямка в макулна дегенерация.
Научете повече по темата на меланин: