Como as ligações de dissulfeto no cabelo causam ondulação?
On Fevereiro 15, 2021 by adminEu entendo que existem várias características do cabelo cacheado que diferem do cabelo liso (como uma distribuição assimétrica de ligações dissulfeto em cabelos cacheados), mas realmente tenho lutando para entender a causa raiz da curvatura inerente no nível macroscópico .
Meu entendimento atual sobre o a estrutura do cabelo é baseada principalmente neste site
A parte mais relevante do cabelo para nossa discussão é o córtex, que é composto por muitas macrofibrilas alinhadas axialmente, ou fibras de queratina macroscópicas, que são em algumas cargas essencialmente de lipídios / proteínas. Dentro dessas macrofibrilas estão microfibrilas. Estes também estão alinhados axialmente e em algum preenchimento de lipídios / proteínas. Dentro das microfibrilas estão as protofibrilas, fibras ainda menores que são torcidas umas nas outras como um fio. Essas protofibrilas são compostas por 4 cadeias de queratina que são essencialmente torcidas juntas e conectadas por pontes dissulfeto e pontes de hidrogênio. Embora as ligações de hidrogênio sejam facilmente quebradas, as ligações de dissulfeto não são. Em cabelos cacheados, a macrofibrila não é simétrica, mas não tenho certeza de como isso, ou quais outros efeitos, realmente levam à ondulação.
Eu havia assumido anteriormente que a razão para ondular é que em um configuração assimétrica do cabelo (isto é, não cilíndrico, mas mais oval na seção transversal), algumas tensões residuais são formadas pelas ligações dissulfeto entre a queratina. Se isso for verdade, me levaria a crer que causaria um aumento da flambagem das protofibrilas .Mas, mesmo com cabelos lisos e ligações de dissulfeto mais simétricas, você já tem algum encaracolamento e flambagem das protofibrilas, mas o cabelo não enrola no nível macroscópico.
Dessa forma, não parece que esta flambagem devido às ligações dissulfeto assimétricas levaria necessariamente a uma estrutura enrolada ou organizada na macroescala, com as macrofibrilas. Isso me leva a acreditar que estou perdendo alguma coisa.
Resposta
Boa pergunta. Devo dizer que demorei muitas horas para obter uma resposta satisfatória.
Os cabelos são feitos de moléculas de queratina, que contêm cisteína. A cisteína possui um grupo tiol (-SH), pelo qual pode formar uma ligação dissulfeto (-S-S-) com outra cisteína de outra queratina, causando o encurvamento do cabelo. Veja esta imagem aqui :
O encaracolamento do cabelo pode ser justificado em nível microscópico e macroscópico.
- Nível microscópico : Veja esta postagem aqui :
O cabelo crespo tem a ver com as ligações químicas na proteína que compõe o cabelo – $ \ alpha $ -queratina. As queratinas, particularmente a $ \ alpha $ -queratina, têm longas sequências de aminoácidos (geralmente mais de 300) que formam uma estrutura helicoidal.
Pares dessas estruturas helicoidais, então, enrolam-se umas sobre as outras em uma estrutura de bobina enrolada à esquerda. Eles são então atraídos para outra bobina enrolada para que duas hélices de queratina fiquem juntas. Essas estruturas de quatro cadeias se associam a outra estrutura de quatro cadeias para formar o filamento do cabelo. Um dos aminoácidos que compõem essas cadeias é a cisteína, que possui um grupo sulfuroso que é capaz de fazer conexões com outros grupos sulfurosos em outras bobinas enroladas.
Quanto mais interações um filamento tem com outro filamento, quanto mais firmemente enrolada a bobina se torna. Conseqüentemente, cabelos cacheados têm mais interações do que cabelos lisos. O processo de “permanente” do cabelo introduz mais acessibilidade ao enxofre no aminoácido cisteína para fazer essas conexões. As unhas dos dedos das mãos e dos pés têm muitas ligações entre os filamentos e são, portanto, muito difíceis.
Por exemplo, veja como os cabelos são encaracolados artificialmente por meio de permanente.
Esta mudança na localização das ligações é o que causa ondulação do cabelo (veja novamente no primeiro diagrama e observe a orientação das pontes dissulfeto). Esses fios verticais agora se enrolam devido à mudança nessas ligações. Aqui, a tensão mecânica necessária para a dobra é fornecida artificialmente.
- Nível macroscópico : a forma dos cabelos também é determinada por seu macroscópio estrutura ic.Veja este artigo:
Todos os cabelos, sejam cacheados ou reto, tem dois componentes principais: a haste e o folículo. As hastes são os fios visíveis e fluidos que vemos em nossas cabeças. O folículo é a parte do cabelo que reside dentro da pele, ou derme, do couro cabeludo. Cada uma dessas estruturas desempenha um papel na determinação do formato geral do cabelo.
Vamos começar pela raiz do problema (trocadilho 100 por cento pretendido): o folículo. Acontece que a forma de nossos folículos é um dos principais determinantes da textura do cabelo. Se você olhasse para o folículo do cabelo liso, descobriria que ele é perfeitamente redondo. O folículo do cabelo encaracolado adota uma forma oval. Quanto mais achatado for o oval, mais encaracolado será o cabelo.
Outro fator que contribui para a ondulação do cabelo é a forma como o folículo se conecta ao couro cabeludo. Os folículos dos cabelos lisos descem verticalmente da superfície da pele até a derme. Se o folículo formar um ângulo com a derme, o cabelo se curvará conforme cresce, causando ondulações. Embora essa curvatura do folículo possa levar a cachos lindos, ela causa uma grande desvantagem que todas as pessoas de cabelos cacheados podem atestar: a secura. Dentro da derme, glândulas especiais revestem o folículo para secretar óleo, chamado sebo, para lubrificar o cabelo. Infelizmente, quando os folículos se curvam, o sebo não consegue percorrer o comprimento do cabelo, levando ao ressecamento do cabelo que não fica lubrificado.
Embora provavelmente não se saiba como a forma do folículo determina a estrutura do fio de cabelo, o principal fator que provavelmente contribui é como o cabelo emerge do couro cabeludo. Quando emerge em forma curvada, enfrenta muita tensão do couro cabeludo, o que faz com que se curve na forma do folículo para formar cachos. Uma vez que os fios retos emergentes não enfrentam tais forças, eles não levam a cabelos encaracolados.
Dessa forma, os cachos do cabelo são uma consequência do grande número de pontes dissulfeto entre as moléculas de queratina e como o cabelo emerge do couro cabeludo.
Comentários
- Sim, este é um excelente resumo essencialmente do que li na internet também. No entanto, ele falha em abordar totalmente a raiz da questão: por que exatamente faz a ligação do estilo dissulfeto. Temos dois contribuintes óbvios para o curling: 1) torção alta na alfa-queratina e 2) assimetria na seção transversal. Parece que 1) pode alterar o módulo de elasticidade do cabelo, tornando-o mais suscetível à flexão, enquanto 2) altera a seção transversal e (assumindo que a área da seção transversal é aproximadamente a mesma) torna o cabelo mais vulnerável à ondulação.
- No entanto, a causa raiz ainda não foi resolvida. Há alguma causa que está levando ao curling real. Os dois fatores mencionado anteriormente não ' t causa diretamente a ondulação, deve haver algum estresse residual que ocorre durante o processo de crescimento do cabelo. Em minha opinião, esse estresse residual pode ocorrer de várias maneiras diferentes, mas muito provavelmente devido a uma mudança na química da superfície à medida que o cabelo cresce na atmosfera. Essa mudança na química da superfície provavelmente leva a uma mudança nas propriedades mecânicas, que por sua vez induz uma tensão mecânica e leva à ondulação.
- @ user2341 parece que ainda não descobri a raiz do problema. Desculpe, mas você poderia explicar o que não respondi aqui?
- Como no meu comentário anterior, não há informações sobre a causa do curling. Passei a especular quanto às causas em meu comentário anterior, mas ' não tenho certeza de que haja alguma evidência real quanto à causa ou razão do cabelo cachos.
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