Молекулярное строение кератина

Макромолекулы белка построены из остатков a-аминокислот (мономеры), соединённых между собой пептидной связью. Схематично реакцию образования пептида из a-аминокислот можно представить следующим образом:

,

где R₁, R₂, R_n – остатки a-аминокислот

В кератине шерсти обнаружено 19 остатков a-аминокислот (R₁-R₁₉), содержащих различные функциональные группы (активные центры), способные взаимодействовать как между собой, так и с отделочными препаратами – -OH, -NH_2, -SH, -COOH. Отличительной особенностью шерсти является наличие в ней атомов серы. Последовательность соединения аминокислот в кератине пока не установлена.

Макромолекула кератина имеет конформацию спирали, которая стабилизируется внутримолекулярными взаимодействиями активных центров, в основном за счёт образования водородных связей между –СО– и –NН– группами соседних витков спирали
(рис. 8). Такая форма макромолекулы в значительной степени определяет упругоэластические свойства шерстяного волокна: спираль, как пружина, растягивается при деформационных нагрузках и возвращается в исходное положение после их снятия.

Рис. 8. Схема a-спирали полипептидной цепи

Надмолекулярное строение кератина

Надмолекулярное строение шерстяного волокна очень сложное (рис. 9). Три макромолекулы (1), взаимодействуя между собой с помощью активных центров (при этом образуются связи ковалентные дисульфидные –S–S–, водородные, солевые
NH₃⁺COO^-), объединяются в протофибриллу (2), имеющую вид трёхжильного троса (рис. 9а). 11 протофибрилл (9 по окружности и 2 в центре) образуют микрофибриллу (рис. 9б). Микрофибриллы в свою очередь объединяются в макрофибриллы, из которых и построена клетка.

Рис.9. Модель строения прото- и микрофибриллы

кератина шерсти

Множество клеток, пространство между которыми заполнено межклеточным аморфным веществом, образует основной корковый слой волокна. Дополнив его защитным чешуйчатым слоем, получаем представление об элементарном волокне шерсти
(рис. 10).

Рис. 10. Схема строения волокна шерсти

Фибриллы неоднородны в продольном направлении, в них чередуются участки с более и менее интенсивным взаимодействием между элементами структуры. Это приводит к чередованию кристаллических и аморфных зон волокна. Чешуйчатый слой, в отличие от коркового, имеет более плотную структуру и соответственно обладает меньшей диффузионной проницаемостью, что затрудняет проникновение красителей и др. отделочных препаратов в основную часть волокна.