Химия темнеющей кожи

Прежде всего о том, что происходит в коже под действием ультрафиолетовых лучей.

Защитная реакция кожи на облучение — это образование чёрно-коричневого пигмента меланина, строение которого в точности не установлено, а брутто-формула записывается так: C77H98O33N14S. Реакция идёт в особых кожных клетках — меланоцитах, которые в ходе развития организма образуются из нервных клеток и подобно им имеют множество отростков-дендритов.

В самом начале процесса находится аминокислота тирозин, которая окисляется с помощью фермента тирозиназы. Дальнейшие её превращения происходят уже без ферментов и приводят в конце концов к пигменту меланину. Связанный с молекулой белка, он образует в коже тёмные зёрнышки размером от 0,1 до 2 мкм. Через отростки меланоциты как бы впрыскивают эти зёрнышки в клетки верхних слоёв кожи и постепенно почти весь меланин оказывается в наружном роговом слое. У альбиносов меланин не синтезируется из-за отсутствия активной формы фермента тирозиназы; кожа у них всегда белая.

Два пути ведут к загару

Рис. 1. Два пути ведут к загару: прямой, без покраснения кожи (справа), и более сложный, с участием тирозииазы (слева).

В незагорелой коже тоже есть меланин. Он собирается вокруг клеточных ядер и защищает их от ультрафиолетовой радиации. Когда уровень радиации растёт, кожа темнеет в результате окисления бесцветной, восстановленной формы пигмента: это так называемая непосредственная пигментация. Однако меланина может и не хватить для эффективной защиты. Тогда одновременно активируется тирозиназа, которая запускает свой, биохимический механизм. Оба возможных процесса показаны на рис. 1, разумеется, в весьма упрощённом виде.

Меланин в коже (загорелой или естественно тёмной) — прекрасный УФ-фильтр: он задерживает более 90% излучения. Однако это не единственный способ защиты. При интенсивной радиации и загорелый человек, и даже негр, попавший на жаркое солнце после долгого перерыва, не застрахованы от солнечного ожога. С другой стороны, альбинос, совсем без меланина в коже, вырабатывает некоторую устойчивость к ультрафиолету.

Есть несколько дополнительных механизмов защиты, не связанных с меланином. Самый действенный из них — образование на поверхности кожи толстого роговогр слоя из мёртвых клеток. Если осторожно удалить отмершие слои, то даже слабо действующие лучи вызовут покраснение кожи, повышение температуры и прочие признаки солнечной эритемы. А вслед за тем клетки начнут усиленно делиться, увеличивая число защитных слоёв; и когда облучение повторится, роговой слой станет ещё толще. Загоревшая кожа всегда более грубая и шершавая, чем она была до загара.

Другой защитный агент — урокановая кислота, присутствующая в наружных слоях кожи. При облучении транс-форма этого вещества переходит в цис-форму, а в темноте идёт обратная реакция. Таким образом урокановая кислота превращает ультрафиолетовую радиацию в безвредную для организма теплоту.

Урокановая кислота есть и в поте, который тоже защищает кожу от избыточного облучения. Видимо, этим объясняется тот факт, что в ветреную погоду загар образуется быстрее — под ветром не пропотеешь…


Роль насекомых в экологическом равновесии
В связи с тем, что насекомые очень быстро растут и невероятно плодовиты, влияние их на окружающую среду трудно преувеличить. У них больше всего форм жизни, которые участвуют в круговороте в ...

Связь периодических процессов в организме человека, обусловленных ритмикой внешней среды, с вариациями магнитного поля солнца
Связь периодических процессов в организме человека, обусловленных ритмикой внешней среды, с вариациями магнитного поля солнца Мониторинговыми одновременными экспериментами в различных гор ...

Буферные системы организма человека
Буферные системы организма человека Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Именно эта способность живых систем ...