Биохимия кожи и шерсти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биохимия кожи и шерсти

План

1. Химический состав кожи

2. Обмен веществ в коже

3. Химический состав шерсти

4. Биохимические процессы шерстеобразования

1. Химический состав кожи

Кожа - наружный покров тела животного и человека. Она выполняет ряд жизненно важных функций: барьерную, рефлекторную выделительную, дыхательную, терморегуляторную, биосинтетическую, депо крови и адсорбционную. У КРС на кожу приходится 6-8% общей массы, у овец (без руна) - 5-7%.

В коже в среднем содержится 65-76% воды и 24-35% сухого остатка. Последний состоит из белков, углеводов, липидов минеральных соединений и других веществ.

Белки. В коже отмечается высокое содержание их - 86% сухого остатка. Основные из них - коллаген (около 95%), эластин, кератин, альбумины, глобулины, ДНП, РНП. Различные участки и слои кожи содержат неодинаковое количество белков. Так, сырая кожа жеребца-тяжеловоза в области спины содержат26,75% белков в области бедра - 26,58, брюха - 23,09.

Основой эпидеримса является кератин. Он составляет 2/3 мссы рогового слоя, отличается высокой стойкостью к различным температурным и химическим воздействиям.

Около 99%дермы составляют белки - коллгане (до 93-995), эластин (0,1-0,9%), альбумины и глобулин (0,4-1,9%) и другие (0,45).

В коже содержатся ферменты шести классов, принимающих участие в различных видах обмена веществ. Щелочная фосфотаза концентрируется в основном в зернистом слое эпидермиса, волосяных фолликулах и клетках сальных желез, липаза - в подкожной жировой клетчатке и клетках сальных желез.

Небелковые азотистые вещества. Составляют 17-19% массы общего азота кожи. Представлены пептидами, аминокислотами, ДНК, РНК, продуктами обмена - мочевиной, мочевой кислотой, креатинином, аммиаком и его солями, пигментами и другими веществами. Содержание остаточного азота в коже возрастает при различных патологических процессах (дерматитах, травмах лишаях, экземах и др.).

Углеводы. В коже содержится 1-2% углеводов. Это моносахариды, гомо и гетерополисахариды, продукты их метаболизма. Кожа - депо углеводов. Содержание их возрастает до 5% сухой массы после кормления животных кормами, богатыми углеводами. В коже травоядных животных углеводов больше, чем у плотоядных. Так, кожа кролика содержит 0,09-0,11% глюкозы, собаки - 0,5-0,06, кошки - 0,06-0,07%.

В коже наблюдается послойная локализация углеводов. Так, больше всего гликогена сосредоточено в эпидермисе (производящий и зернистые слои), клетках сальных и потовых желез, во внешнем эпителиальном влагалище волосяных фолликул. Слои дермы сравнительно бедны гликогеном. Здесь преобладают гликозаминогликаны, составляющие химическую основу соединительнотканных волокон и межклеточного вещества.

Липиды. Кожа содержит различные группы липидов и продукты их метаболизма

15% липидов эпидермиса представлены холестерином, треть холестерина находится в этирефицированном состоянии. Основная масса масса липидов эпидермисов - фосфатиды, содержание которых в клетках возрастает в направлении от рогового слоя к производящему. В дерме содержится 1-11% фосфатидовв в пересчете на сухой остаток ткани, из них 605 составлюят лецитины, 15 - кефалин, 7% - сфингомиелины. Липиды подкожной клетчатки в основном представлены триглециридами. Сальные железы отличаются высоким содержанием липидов, в частности стеринов и стеридов. В коже овец выявлено 33 жирных кислоты, 40 % которых приходится на долю пальмитиновой, стеариновой и церотиновой кислот. Липидный состав кожи изменяется при многих кожных болезнях. Так при псориазе чешуйки эпидермиса содержат 0,5-2,3% холестерина.

Содержание витаминов. В коже происходит биосинтез витамина D3 содержание которого достигает 3,3 мкг (120 МЕ) на 1гСодержание витаминов в коже овец следующее, мкг/г сухого вещества: В1 -2; В2 -1,9 РР - 15 С 3 миллиграмм -процент.

Содержание минеральных веществ. В коже содержится около 15 минеральных веществ в пересчете на сухую массу, в эпидермисе - 2% кожа - депо натрия, калия, кальция, и других химических элементов. Натрий в основном сосредоточен в межклеточной жидкости (в виде хлоридов0, калий - в клетках, фосфор - в составе органических соединений(РНК, ДНК, фосфатидов и др.), сера - в молекулах кератина, цистина, цистина и глутатиона, железо -в митохондриях и т.д. содержание минеральных веществ в коже овец следующее, мг/100 г в пересчете на сухое вещество: калий 322-558, натрий - 122-247, кальций - 15-65, фосфор - 351 и т.д.

2. Обмен веществ в коже

Для кожи типичны общие закономерности обмена веществ. Кроме того, для кожи как органа характерны особенности обмена веществ, обусловленные её многогранными функциями. Кроме того, для кожи как органа характерны особенности обмена вещества, обусловленные её многогранными функциями

Обмен белков. В клетках кожи, кроме верхних слоев эпидермиса, верхних слоев волосяных фолликулов и центральных участков центральных участков сальных желез, беспрерывно синтезируются белки. Биосинтез молекулы белка протекает обычным путем, кроме кератина (см.далее).

Основным материалом для биосинтеза белков служат АМК и другие вещества, поступающие сюда с током крови. Часть аминокислот образуется в клетках нижних слоев эпидермиса и слоев дермы за счёт продуктов деятельности метаболических циклов. Часть АМК образуется в клетках нижних слоев эпидермиса и слоев дермы за счет продуктов деятельности метаболических циклов. Часть АМК возникает при переаминировании. О наличии этих процессов свидетельствует высокая активность ферментных систем.

Для белков кожи характерна высокая степень катаболизма, о чём свидетельствует уровень остаточного и амминого азота и особенно азота мочевины (0,007% массы сырой ткани кожи овцы) и аммиака (0,009%). Можно полагать, что в коже, особенно в её потовых железах, функционирует орнитиновый цикл, о чем может свидетельствовать активность ферментов аргиназы и орнитинкарбомаилтрансферазы.

Обмен углеводов. В коже функционируют ферментные системы, синтезирующие гликоген (фосфорилаза, амило-1,6-глюкозидаза). Они выявляются в эпидермисе в первой половине эмбриогенеза. Интенсивность синтеза гликогена здесь уменьшается по мере развития рогового слоя. У взрослых животных синтез и распад гликогена протекают с одинаковой скоростью. Около 5% глюкозы здесь превращается в уридин-5-дифосфатглюкозу - предшественник гликогена. В коже особенно в слоях дермы, функционируют ферментные системы, под влиянием которых из поступившего с током крови «сырья» и продуктов местного метаболизма в фиброцитах и тучных клетках синтезируются гликозаминогликаны.

Для гликогена и гетерополисахаридов типична высокая скорость метаболизма. Период полураспада молекулы хондроитинсерной кислоты в дерме равен 8 сут. В коже функционируют анаэробный гликолиз (особенно в эпидермисе и волосяных фолликулах), ЦТК и пентозофосфатный путь. Некоторая часть гликогена и декстринов расщепляется амилазой и мальтазой.

Кожное дыхание. В ходе обмена углеводов, липидов и других веществ образуется АТФ и её аналоги, поглощается кислород и в виде продуктов обмена выделяются углекислый газ, вода и другие соединения. Объём газообмена через кожу у животных невелик - в пределах 1% общего газообмена. У лошадей количество углекислого газа, выделяемого кожей равно 0,75% от выводимого легкими. Интенсивность кожного дыхания возрастает при повышении температуры среды и мышечной работе.

Обмен липидов. Липиды кожи имеют различное происхождение. Часть из них синтезируется в клетках кожи за счет компонентов липидного обмена, поступающих с током крови (глицерина, холестерина, ВЖК и т.д.). часть липидов, в основном триглецириды ,поступают для депонирования в подкожной клетчатке из компонентов промежуточного обмена углеводов, белков и других веществ, о чём свидетельствует высокая активность лигаз, участвующих в этих реакциях, а также большие концентрации ацетил-Коа - основного строительного блока для синтеза ВЖК и холестерина.

Для кожи характерен высокий уровень активности липолитических ферментов. Активность липазы в коже овцы и собаки намного большая, чем у других видов животных. При кератинизации фосфатиды разрушаются и за счёт их ВЖК в клетках эпидермиса синтезируется холестерин и его эфиры.

Обмен витаминов. В коже происходит биоситнез витамина D3. Он протекае в два этапа. Вначале под влиянием НАДФ-зависимой 7-дегидрохолистериндеструктазы в ядре холестерина образуется вторая двойная связь и возникает 7-дегидрохолестерин. Затем под влиянием ультрафиолетовых лучей в глубоких слоях кожи образуется ещё одна двойная связь и формируется молекула витамина D3.

Пигментный обмен. Основной пигмент кожи - меланин. Он определяет окраску кожи, волос, шерсти (у птиц - оперения) и защищает организм от избытка ультрафиолетовых лучей. Меланин образуется в меланоцитах. После заполнения пигментом меланосомы отмирают и превращаются в пигментоносодержащие гранулы. Меланин образуется из тирозина. Под воздействием медьсодержащего фермента тирозин окисляется в диоксифенилаланин, который после вторичного окисления и циклизации превращается в индол-5,6-хиноно, а он конденсируется в меланин.

В клинической практике сравнительно часто встречаются злокачественные опухоли, чрезмерно богатые меланином, - меланомы.

3. Химический состав шерсти

Элементный состав шерсти овцы - 50% углерода, 21-24 -кислорода, 15-21 -азота, 6-7 - водорода, 2-5 - серы, 1-3% - другие элементы. Он зависит от породы, возраста, сезонных особенностей. Так шерсть мериносных овец содержит 4% серы, курдючных - 3,3%.

Основой шерсти являются кератин (99%), 1% составляют липиды, углеводы, другие органические и минеральные вещества.

В состав кератина входят остатки 20 аминокислот, которые, соединяясь между собой, образуют полипептидную цепь. Кератин имеет две фракции: фибриллярную и аморфную. Фибриллярная фракция состоит из тяжелых (мол. масса 50-60 тыс.) белков с умеренным содержанием остатков цистина, а аморфная - из легких пептидов (мол. масса меньше 30 тыс.) с высоким содержанием остатков цистина (до 30%). Соотношение между аморфной и фибриллярной фракциями 1:3.

4. Биохимические процессы шерстеобразования

Материалом для биосинтеза составных частей волоса - вещества которые поступают с током артериальной крови в волосяной сосочек, затем путем диффузии и осмоса проникают в клетки наружного и внутреннего влагалищ, где в клетках волосяных луковиц синтезируется кератин, меланин и другие соединения. Волосяные фолликулы содержат много нуклеиновых кислот, белков, аминокислот, углеводов, а также продуктов их метаболизма.

Основной источник химической энергии для шерстеообразования - жирные кислоты и ацетил-КоА, частично глюкоза. Некоторое количество глюкозы идет на биосинтез гликогена клеток волосяных фолликул, липидов, АМК и других соединений. Гликоген депонируется в клетках волосянныъх фолликул перед началом развития волоса, затем его содержание уменьшается и с прекращением роста волоса исчезает. Расщепление углеводов происходит интенсивно о чем свидетельствует высокая активность ферментных систем гликолиза, гликогенолиза, ЦТК, пентозного пути и ключевых продуктов углеводного метаболизма.

Биосинтез составных частей волоса начинается в клетках волосяного фолликула. В зоне митоза клетки начинают интенсивно делиться: по мере продвижения вверх их деление прекращается. В зоне удлинения синтезируется кератин. Источником для его биосинтеза служат АМК, концентрация которых здесь более высокая, чем в окружающих тканях. Вначале на тяжелых рибосомах в удлиненных клетках синтезируется фибриллярный предшественник кератина. В последующих зонах синтезируется аморфный кератин на рибосомах, не связанных с эндоплазматическим ретикулом. Для него характерно высокое содержание цистеина, имеющего свободные SH-группы. Здесь одновременно формируется структура молекулы кератина путем агрегации полипиптидных цепей за счёт формирования внутри - и межпептидных связей. Реакция катализируется ионами меди Cu. В зоне уплотнения происходит окончательное формирование четвертичной структуры белка, клетки теряют более 50% воды, разрушаются лизосомы, а их ферменты (пептидазы, нуклеазы, кислая фосфотаза и др.) разрушают некератинизированые структуры. Их остатки как бы «смываются» и выталкиваются из клетки. Клетки, содержащие кератин, приобретают устойчивость и формируют слои стержня волоса. В следующей зоне фолликула происходит слущивание клеток внутреннего корневого влагалища, выполняющего трофическую и транспортную роль. Сформированный волос смазывается в зоне шейки фолликула секретом сальной железы. Источником энергии для процессов кератинизации служат реакции клеточного дыхания, о чем свидетельствует высокая активность СДГ и ЦХО.

Для волосяного фолликула характерен интенсивный липидный обмен. Наружное корневое влагалище богато фосфатидами и стеринами, внутреннее - глицеридами, холестерином, стеридами, ВЖК. Содержание фосфатидов в клетках внутренного корневого влагалища уменьшается по мере развития в них процесса кератинизации. овца кожа шерсть линька

Во время смены волос (при линьке) в волосяном сосочке прекращается кровообращение. Это приводит к прекращению размножения клеток в волосяной луковице: она ороговевает и вместе с волосом выпадает. Одновременно развивается новый волосяной фолликул, затем волосяная луковица и новый волос. Различают сезонную, возрастную и компенсаторную линьку. Сроки линьки можно в определенной степени сдвинуть под влиянием факторов кормления, содержания и регулирования продолжительности светового дня.

Размещено на Allbest.ru