केराटिन: प्रकार, संरचना, स्थान और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

केरातिन एक अघुलनशील रेशेदार प्रोटीन है कि बनाता है कोशिकाओं और कई जीवों की इंटेगुमेंट के संरचनात्मक हिस्सा है, विशेष रूप से रीढ़। इसके बहुत विविध रूप हैं और यह बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं है, रासायनिक रूप से बोल रहा है।

इसकी संरचना को पहली बार 1951 में वैज्ञानिकों लिनुस पॉलिंग और रॉबर्ट कोरी ने जानवरों के बालों की संरचना का विश्लेषण करते हुए वर्णित किया था। इन शोधकर्ताओं ने मांसपेशियों के ऊतकों में मायोसिन की संरचना में अंतर्दृष्टि भी दी।

अल्फा-केरातिन संगठन योजना (स्रोत: विकिपीडिया कॉमन्स के माध्यम से Mlpatton)

कोलेजन के बाद, यह जानवरों में सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन में से एक है और बालों, ऊन, नाखूनों, पंजे और खुरों, पंखों, सींगों और सूखे हिस्से के अधिकांश सूखे वजन का प्रतिनिधित्व करता है। त्वचा की बाहरी परत।

जानवरों के तत्वों या "केराटाइनाइज्ड" भागों में बहुत भिन्न आकार-प्रकार हो सकते हैं, जो बहुत हद तक, प्रत्येक विशेष जीव में होने वाले कार्य पर निर्भर करते हैं।

केरातिन एक प्रोटीन है जिसमें लक्षण होते हैं जो इसे तनाव और संपीड़न के मामले में महान यांत्रिक दक्षता देते हैं। यह एक विशेष प्रकार के सेल द्वारा निर्मित होता है जिसे "केराटिनोसाइट्स" कहा जाता है, जो आमतौर पर पैदा होने के बाद मर जाते हैं।

कुछ लेखक पुष्टि करते हैं कि केराटीन एक ऊतक और चरण-विशिष्ट तरीके से व्यक्त किए जाते हैं। मनुष्यों में 30 से अधिक जीन होते हैं जो इन प्रोटीनों को एनकोड करते हैं और वे एक ऐसे परिवार से संबंधित होते हैं जो आनुवंशिक दोहराव के कई दौरों के माध्यम से विकसित हुआ है।

केराटिन के प्रकार और उनकी संरचना

केराटिन मूल रूप से दो प्रकार के होते हैं: α और of। ये एक मूल संरचना के द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं जो मुख्य रूप से पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बना होता है जो अल्फा हेलिकॉप्टरों (α-keratins) के रूप में घाव हो सकता है या β-मुड़ा हुआ चादर ((-keratins) के रूप में समानांतर में शामिल हो जाता है।

α-keratins

इस प्रकार के केराटिन का सबसे अधिक अध्ययन किया जाता है और यह ज्ञात है कि स्तनधारियों में इस प्रकार के केराटिन के कम से कम 30 भिन्न रूप होते हैं। इन जानवरों में, α-keratins नाखून, बाल, सींग, खुर, क्विल और एपिडर्मिस का हिस्सा हैं।

कोलेजन की तरह, इन प्रोटीनों में उनकी संरचना में ग्लाइसीन और एलेनिन जैसे छोटे अमीनो एसिड की प्रचुर मात्रा होती है, जो कि अल्फा हेलिकॉप्स की स्थापना को संभव बनाते हैं। एक α-keratin की आणविक संरचना तीन अलग-अलग क्षेत्रों से बनी है: (1) क्रिस्टलीय तंतु या हेलिकॉप्टर, (2) तंतु के टर्मिनल डोमेन, और (3) मैट्रिक्स।

हेलिकॉप्टर दो हैं और एक डिमर बनाते हैं जो एक कुंडलित सर्पिल जैसा दिखता है जो बॉन्ड या डाइसल्फ़ाइड पुलों (एसएस) की उपस्थिति के लिए एक साथ आयोजित किया जाता है। प्रत्येक हेलीकॉप्टर में लगभग 3.6 अमीनो एसिड के अवशेष होते हैं, प्रत्येक बारी में यह बनाता है और लगभग 310 अमीनो एसिड से बना होता है।

ये कुंडलित कॉइल तब एक प्रोटोफिलमेंट या प्रोटोफिब्रिल नामक संरचना का निर्माण कर सकते हैं, जिसमें एक ही प्रकार के अन्य लोगों के साथ इकट्ठा होने की क्षमता होती है।

प्रोटोफिलामेंट्स में गैर-पेचदार एन- और सी-टर्मिनी होते हैं जो सिस्टीन अवशेषों में समृद्ध होते हैं और जो कोर या मैट्रिक्स क्षेत्र से जुड़े होते हैं। ये अणु मध्यवर्ती तंतुओं का निर्माण करते हैं जिनका व्यास 7nm के करीब होता है।

केराटिन से बना दो प्रकार के मध्यवर्ती फिलामेंट्स प्रतिष्ठित हैं: अम्लीय मध्यवर्ती फिलामेंट्स (प्रकार I) और बुनियादी (प्रकार II)। ये एक प्रोटीन मैट्रिक्स में एम्बेडेड होते हैं और जिस तरह से इन फिलामेंट को व्यवस्थित किया जाता है, वे सीधे संरचना के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करते हैं जो वे बनाते हैं।

टाइप I फिलामेंट्स में, हेल्स L1, L12 और L2 के रूप में जाने जाने वाले तीन "हेलिकल कनेक्टर" के माध्यम से एक-दूसरे से जुड़े होते हैं और जो पेचदार डोमेन को लचीलापन प्रदान करने के लिए सोचा जाता है। टाइप II फिलामेंट्स में, दो उप-डोमेन भी होते हैं जो पेचदार डोमेन के बीच स्थित होते हैं।

Α-keratins के साथ एक संरचना का उदाहरण: बाल

यदि एक विशिष्ट बालों की संरचना का विश्लेषण किया जाता है, तो यह लगभग 20 माइक्रोन व्यास का होता है और यह मृत कोशिकाओं से बना होता है, जिसमें पैक्ड मैक्रोफाइब्रिल होते हैं जो समानांतर (कंधे से कंधा मिलाकर) में उन्मुख होते हैं।

इस गाय की तरह स्तनधारियों के बाल केराटिन से बने होते हैं (स्रोत: Frank Winkler via pixabay.com)

मैक्रोफिब्रिल्स माइक्रोफिब्रिल्स से बने होते हैं, जो व्यास में छोटे होते हैं और उच्च सल्फर सामग्री के साथ एक अनाकार प्रोटीन पदार्थ के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

ये माइक्रोफ़ाइब्रिल्स 9 + 2 संगठन पैटर्न के साथ छोटे प्रोटोफिब्रिल्स के समूह हैं, जिसका अर्थ है कि नौ प्रोटोफिब्रिल दो केंद्रीय प्रोटोफिब्रिल को घेरते हैं; ये सभी संरचनाएं अनिवार्य रूप से α-keratin से बनी हैं।

नरम केरातिन और कठोर केरेटिन

उनकी सल्फर सामग्री के आधार पर, α-keratins को नरम केरातिन या हार्ड केरेटिन के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। यह प्रोटीन संरचना में डाइसल्फ़ाइड बांड द्वारा लगाए गए यांत्रिक प्रतिरोध बल के साथ करना है।

कठोर केरेटिन के समूह में वे शामिल हैं जो बालों, सींगों और नाखूनों का हिस्सा होते हैं, जबकि नरम केरेटिन का प्रतिनिधित्व त्वचा और कॉर्न्स में पाए जाने वाले फिलामेंट्स द्वारा किया जाता है।

डिस्फ़ाइड बॉन्ड्स को कम करने वाले एजेंट को लागू करके हटाया जा सकता है, ताकि केरातिन से बना संरचनाएं जानवरों द्वारा आसानी से पचने योग्य न हों, जब तक कि वे आंतों में भरपूर मात्रा में न हों, जैसा कि कुछ कीड़ों के साथ होता है।

β-keratins

At-keratins α-keratins की तुलना में अधिक मजबूत होते हैं और पंजे और पक्षियों में पंजे, तराजू, पंख और चोंच के हिस्से के रूप में पाए जाते हैं। जेकॉस में, उनके पैरों (मशरूम) पर पाए जाने वाले माइक्रोविली भी इसी प्रोटीन से बने होते हैं।

इसकी आणविक संरचना एंटीपैरलल पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं द्वारा गठित of-मुड़ी हुई चादरों से बनी होती है जो बंध या हाइड्रोजन बॉन्ड के माध्यम से एक साथ जुड़ जाती हैं। ये श्रृंखलाएं, एक के बगल में, छोटी कठोर और सपाट सतह बनाती हैं, थोड़ा मुड़ा हुआ।

यह कहाँ है और इसके कार्य क्या हैं?

केरातिन के कार्य संबंधित हैं, सबसे ऊपर, संरचना के प्रकार के लिए यह बनाता है और जहां यह जानवर के शरीर में पाया जाता है।

अन्य रेशेदार प्रोटीनों की तरह, यह कोशिकाओं को स्थिरता और संरचनात्मक कठोरता प्रदान करता है, क्योंकि यह प्रोटीन के बड़े परिवार से संबंधित है जिसे मध्यवर्ती तंतुओं के परिवार के रूप में जाना जाता है, जो साइटोस्केलेटन के प्रोटीन हैं।

संरक्षण और कवरेज में

उच्च जानवरों की त्वचा की ऊपरी परत में केरातिन द्वारा गठित मध्यवर्ती तंतुओं का एक बड़ा नेटवर्क होता है। इस परत को एपिडर्मिस कहा जाता है और यह मानव में 30 माइक्रोन और 1 एनएम मोटी के बीच होती है।

एपिडर्मिस विभिन्न प्रकार के यांत्रिक और रासायनिक तनाव के खिलाफ एक सुरक्षात्मक बाधा के रूप में कार्य करता है और एक विशेष प्रकार की कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित होता है जिसे "केराटिनोसाइट्स" कहा जाता है।

एपिडर्मिस के अलावा, एक और भी बाहरी परत है जो लगातार बहा रही है और स्ट्रेटम कॉर्नियम के रूप में जाना जाता है, जो समान कार्य करता है।

कांटों और खदानों का उपयोग विभिन्न जानवरों द्वारा शिकारियों और अन्य हमलावरों के खिलाफ अपनी सुरक्षा के लिए भी किया जाता है।

पैंगोलिन के "कवच", एशिया और अफ्रीका में रहने वाले छोटे कीटभक्षी स्तनधारी भी केरातिन "तराजू" से बने हैं जो उनकी रक्षा करते हैं।

रक्षा और अन्य कार्यों में

गोजातीय परिवार के जानवरों में सींग देखे जाते हैं, यानी गायों, भेड़ों और बकरियों में। वे बहुत मजबूत और प्रतिरोधी संरचनाएं हैं और उनके पास जो जानवर हैं, वे उन्हें रक्षा और प्रेमालाप के अंगों के रूप में उपयोग करते हैं।

सींग "स्पॉन्जी" हड्डी से बने एक हड्डी के केंद्र से बनते हैं, जो त्वचा द्वारा ढका होता है जो खोपड़ी के पीछे के क्षेत्र से निकलता है।

नाखून केराटिन से बने शरीर के अंगों का एक और उदाहरण है (स्रोत: Adobe Stock through pixabay.com)

पंजे और नाखून, खिलाने और संयम में अपने कार्यों के अलावा, हमलावरों और शिकारियों के खिलाफ रक्षा के "हथियार" के रूप में भी जानवरों की सेवा करते हैं।

पक्षियों की चोंच कई उद्देश्यों की पूर्ति करती है, जिनमें भोजन, रक्षा, प्रेमालाप, हीट एक्सचेंज और ग्रूमिंग अन्य शामिल हैं। पक्षियों में प्रकृति में, विशेष रूप से संबंधित जबड़े के आकार, रंग, आकार और ताकत के संदर्भ में कई प्रकार की चोटियाँ पाई जाती हैं।

चोटियों की रचना, सींग की तरह होती है, खोपड़ी से निकलने वाले एक बोनी केंद्र की और,-केराटिन की मजबूत चादर से ढकी होती है।

गैर-अनिवार्य जानवरों ("पैतृक" कशेरुक) के दांत केरातिन से बने होते हैं और, "उच्च" कशेरुक के दांतों की तरह, खिलाने और रक्षा में कई कार्य होते हैं।

इस कदम पर

कई जुगाली करने वाले और असभ्य जानवरों (घोड़े, गधे, एल्क, आदि) के खुर केरातिन से बने होते हैं, बहुत प्रतिरोधी होते हैं और पैरों की सुरक्षा और आंदोलन में सहायता के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।

पंख, जो पक्षियों द्वारा घूमने के लिए भी उपयोग किए जाते हैं, k-केराटिन से बने होते हैं। इन संरचनाओं में छलावरण, प्रेमालाप, थर्मल इन्सुलेशन और अभेद्यता भी हैं।

पक्षियों के पंख और चोंच भी केरातिन से बने होते हैं (स्रोत: कौलेयूर, पिक्साबाय.कॉम के माध्यम से)

उद्योग में

कपड़ा उद्योग केराटिनाइज्ड संरचनाओं के मुख्य शोषक में से एक है, मानवशास्त्रीय रूप से बोल रहा है। कई जानवरों के ऊन और बाल औद्योगिक स्तर पर महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि उनके साथ विभिन्न वस्त्र निर्मित होते हैं जो विभिन्न दृष्टिकोणों से पुरुषों के लिए उपयोगी होते हैं।

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