Queratina: qué es, funciones y estructuras (pelo, uñas, plumas)
Queratina: descubre qué es, sus funciones y estructuras en pelo, uñas y plumas. Ciencia, ejemplos y cuidados esenciales para la salud capilar y queratinizada.
Las queratinas son una familia de proteínas fibrosas. La queratina es la que forma el pelo de los animales, así como los cuernos, las uñas, las pezuñas, las conchas, los picos y las plumas. El nombre viene de la palabra griega keras que significa "cuerno".
Las queratinas son duras e insolubles. Forman las estructuras duras pero no minerales de reptiles, aves, anfibios y mamíferos. Una dureza biológica similar se encuentra en la quitina.
Tipos de queratina
Existen distintas clases de queratinas según su estructura y distribución. De forma general se distinguen:
- Queratinas alfa: predominan en mamíferos (pelo, uñas, epidermis). Su estructura básica es helicoidal (alfa-hélice) y forman filamentos intermedios del citoesqueleto en células epiteliales.
- Queratinas beta (a veces llamadas proteínas corneas beta o corneous beta-proteins): comunes en reptiles y aves; presentan estructuras en láminas beta que aportan gran rigidez, por ejemplo en plumas y escamas.
Estructura molecular
Las queratinas son proteínas ricas en
Síntesis y queratinización
Las queratinas son sintetizadas por células especializadas: en la epidermis por queratinocitos, en el folículo piloso por células de la matriz del pelo y en la raíz de la uña por la matriz ungueal. A medida que las células sintetizan queratina, pierden su núcleo y orgánulos y se convierten en estructuras cornificadas (muertas pero resistentes): este proceso se llama queratinización o cornificación.
Funciones
- Protección mecánica: protegen tejidos blandos frente a abrasión, presión y golpes.
- Barrera: contribuyen a la impermeabilidad y a la protección frente a pérdida de agua y agentes externos (microbios, productos químicos).
- Aislamiento térmico: el pelo y las plumas aíslan contra el frío.
- Señalización y comunicación: en muchas especies el pelaje, las plumas o los cuernos participan en la exhibición sexual y la comunicación visual.
Estructura en pelo, uñas y plumas
Pelo: consta de tres capas: médula (cuando está presente), corteza (más abundante, aporta resistencia y color por melanina) y cutícula (capa externa de células superpuestas que protege). La fuerza del pelo depende de la organización de queratina y de los enlaces disulfuro.
Uñas, garras y pezuñas: son láminas compactas de queratina dura formadas en la matriz ungueal; su crecimiento se deriva de células que se queratinizan progresivamente.
Plumas: en aves están compuestas por proteínas ricas en queratina beta; su estructura (ráquis, barbas y barbillas) permite vuelo, aislamiento y comunicación visual.
Nota: en el caso de muchas “conchas” marinas (moluscos), la parte mineral principal está formada por carbonato cálcico y una matriz orgánica diferente (no queratina). Sin embargo, en reptiles como las tortugas la capa externa de los escudos o escamas del caparazón contiene queratina y sí actúa como cubierta protectora de tipo córneo.
Aspectos clínicos y aplicaciones
Alteraciones en genes de queratinas producen enfermedades hereditarias de la piel y sus anexos (por ejemplo, ciertos tipos de epidermólisis bullosa, pachyonychia congenita o fragilidad capilar). Además, la queratina se utiliza en cosmética (tratamientos capilares), biomateriales (hidrogeles, apósitos para heridas) y productos industriales (fertilizantes, recubrimientos). Conviene señalar que algunos tratamientos comerciales de queratina contienen formaldehído u otros compuestos que pueden ser irritantes y deben emplearse con precaución.
Resumen
Las queratinas son proteínas fibrosas fundamentales para formar tejidos córneos resistentes (pelo, uñas, plumas, cuernos, picos, etc.). Su variabilidad estructural (alfa vs beta), la presencia de enlaces disulfuro y su síntesis por células queratinizantes explican su dureza e insolubilidad y permiten funciones de protección, aislamiento y comunicación en numerosos animales.
Microscopía de los filamentos de queratina en el interior de las células.
Variedad de usos animales
Las queratinas son el principal constituyente de las estructuras que crecen en la piel:
- las α-queratinas del pelo (incluida la lana), los cuernos, las uñas, las garras y las pezuñas de los mamíferos
- las β-queratinas más duras de las escamas y las garras de los reptiles, de sus caparazones (quelonios, como la tortuga, el galápago) y de las plumas, los picos y las garras de las aves. Estas queratinas se forman principalmente en láminas beta. Sin embargo, las hojas beta también se encuentran en las α-queratinas.
Los artrópodos, como los crustáceos, suelen tener partes de su exoesqueleto hechas de queratina, a veces en combinación con quitina.
Las queratinas también se encuentran en el tracto gastrointestinal de muchos animales, incluidos los ascárides (que también tienen una capa externa hecha de queratina).
Aunque ahora es difícil asegurarlo, las escamas, las garras, algunas armaduras protectoras y los picos de los dinosaurios estarían, casi con toda seguridad, compuestos por un tipo de queratina.
Seda
Las fibroínas de seda producidas por los insectos y las arañas suelen clasificarse como queratinas, aunque no está claro si están filogenéticamente relacionadas con las queratinas de los vertebrados.
La seda que se encuentra en las pupas de los insectos, y en las telas de araña y las cubiertas de los huevos, también tiene hojas β-plegadas retorcidas incorporadas en fibras enrolladas en agregados supermoleculares más grandes.
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