Гистологическое строение волоса

Масса волос на шкуре называется волосяным покровом. Волосы, из которых состоит волосяной покров животного, представляет собой нитевидные роговые образования кожи. При жизни животного волосяной покров выполняет ряд важных функций. Он участвует в терморегуляции организма животного, уменьшает теплоотдачу; способствует сохранению влаги в тканях тела; защищает тело животного от смачивания атмосферными осадками и механических воздействий. Наличие в волосах пигментов обуславливает окраску волосяного покрова животного.

Каждый отдельный волос состоит из двух частей стержня и корня. Стержнем называется часть волоса, вступающаяся над кожей. Корень и луковица волоса окружены несколькими оболочками. Наружные оболочки, образованные из соединительной ткани дермы, называют волосяной сумкой, а внутренние оболочки эпидермического происхождения — корневым влагалищем. Растущие волосы внизу луковиц имеют углубление, куда входит соединительная ткань с кровеносными сосудами, образуя волосяной сосочек.

Луковица волос, выросших и готовых к выпадению, бывает ороговевшей, снизу она имеет закругленную форму (колбовидная сумка).

Стержень волос в большинстве случаев состоит из трех слоев: снаружи находится чешуйчатый слой, или кутикула, к внутренней стороне его прилегает корковый слой, среднюю часть занимает сердцевина. Каждый слой имеет характерное строение.

Рисунок 1— Схема строения стержня волоса: 1 — кутикула; 2- корковый слой; 3 — сердцевина.

Стержни волос разнообразны по длине, толщине, форме, окраске и микроскопическому строению. Длина стержней волос различна у разных животных и неодинакова, как правило, на различных участках одной и той же шкурки. Толщина стержней волос также неодинакова как на шкурках разных пушных зверей, так и на одной шкурке. Толщина самых тонких волос может быть 10-12 мкм, а самых толстых -100 мкм и более. Разнообразны и формы стрежней волос. Обычно различают стержни цилиндрической, конической, веретеновидной и ланцетовидной формы. Цилиндрические стержни волос имеют круглое сечение и примерно одинаковую толщину на всем протяжении, кроме заостренного кончика. Конические стержни также имеют круглое сечение, но толщина волос постепенно уменьшается от основания к вершине. Веретеновидные стержни имеют цилиндрическую форму у основания волоса и форму веретена в конечной части. Толщина таких волос неодинакова на всем протяжении, наиболее толстой бывает верхняя веретеновидная часть. Ланцетовидные волосы имеют цилиндрическую форму у основания и утолщенную ланцетовидную (плоскую) в верхней части. По характеру и степени извитости и изогнутости волосы у пушных зверей бывают также самой различной формы: прямые, изогнутые по длине, изогнутые под углом, волнистые, штопорообразные, завитые, спиральные (рисунок 1).

Рисунок 2— Формы изогнутости стержней волос:

1 — прямой; 2— изогнутый; 3— изломанный; 4 — волнистый;

5 — штопорообразный; 6 — спиральный.

Окраска волос обуславливается наличием в тканях стрежней красящегося вещества- пигмента. В зависимости от распространения и концентрации пигмента в стержнях волос обычно различают четыре типа расцветки: одноцветную равномерную, одноцветную неравномерную, разноцветную и зональную. При одноцветной равномерной окраске волосы на всем протяжении окрашены в один цвет одинаковой интенсивности. Волосы с одноцветной неравномерной окраской также имеют один цвет, но интенсивность его неодинакова на разных участках волоса. При разноцветной окраске волосы имеют различно окрашенные участки с постепенным переходом одного цвета в другой. Волосы с зональной окраской имеют резко выраженные пояски разного цвета.

Сердцевина волоса состоит из небольших клеток различной формы, лежащих в один или несколько рядов, у некоторых пуховых волос сердцевина отсутствует. Клетки сердцевины представляют собой высохшие ороговевшие образования.

Пространство между клетками заполнено воздухом, в волосе некоторых видов зверей (оленя, косули и др.) воздух находится также и в самих клетках сердцевины. Ширина сердцевины различна для волос пушных зверей разных видов: иногда она значительна, клетки расположены в 8-10 рядов и занимают почти всю ширину волоса (кролик, северный олень) иногда, наоборот, клетки расположены в 2-3 ряда и занимают незначительную часть волоса (выдра, ондатра, морской зверь). В кончике волоса, а также в основании некоторых видов волос сердцевина отсутствует.

Корковый слой окружает сердцевину. Он представляет собой плотно прилегающие одна к другой клетки, продольно вытянутые и расположенные по длине волоса. При рассмотрении под электронным микроскопом видно, что клетки состоят из плотно уложенных фибрилл, а последние из более тонких фибрилл — так называемых протофибрилл. От коркового слоя зависит прочность волоса. Волос с хорошо развитым корковым слоем значительно прочнее волоса со слабо развитым слоем. В клетках коркового слоя обычно располагаются зерна красящего вещества — пигмента.

Кутикула тонким слоем окружает корковый слой. Она образуется из очень тонких роговых чешуек. Расположение чешуек бывает или черепицеобразное, когда одна чешуйка находит на другую, или мостовидное, когда чешуйки расположены край в край. Мостовидное расположение чешуек встречается очень редко, только у определенных волос (вибрисс — «чувствующих» волос).

Исследование кутикулы с помощью электронного микроскопа показывает, что она имеет более сложную структуру, чем при исследовании ее с помощью светового микроскопа. Кутикула состоит из следующих слоев: эпикутикулы, экзокутикулы и эндокутикулы, имеющих различный химический состав.

Чешуйчатый слой, или кутикула

Из всех текстильных волокон шерсть является единственным волокном, которое имеет чешуйчатую поверхность. Чешуйки представлены весьма тонкими, плоскими, ороговевшими, прозрачными клетками. В зависимости от морфологической категории волокон (пуховое, переходное, остевое), взаимосвязь чешуек и их формы будет различна.

Кутикула состоит из белка кератина и составляет от 2 до 10% массы волокна. Она характеризуется повышенным содержанием цистина, пониженным содержанием аминокислот тирозина, аргинина и золы, а также наличием липидов.

Чешуйчатый слой предохраняет нижележащие клетки кортекса от пагубного действия условий внешней среды. Внешняя поверхность чешуйчатого слоя вступает в непосредственный контакт с рабочими растворами при первичной обработке шерсти, в процессе выделки, крашения и облагораживания меха и является, таким образом, тем физическим и химическим барьером, преодолеть который необходимо применяемым реагентом. Внешняя поверхность чешуйчатого слоя волокна определяет такие товарные свойства ткани, как состояние на ощупь, блеск, цвет, эластичность, эксплуатационные свойства.

По отношению к действию ферментов кутикулу подразделяют на два слоя. Внешний слой — экзокутикула и внутренний — эндокутикула. Экзокутикула менее стойка к воздействию ферментов, чем эндокутикула. Снаружи чешуйки кутикулы покрыты тонкой пленкой — эпикутикулой.

Между чешуйчатым и корковым слоями расположена очень прочная пленка в виде непрерывной мембраны толщиной около 10 ангстрем, исследователи назвали ее субкутикулярной мембраной. Мембрана считается самой устойчивой в химическом отношении по сравнению с другими компонентами волокна. Кератины мембраны могут быть изолированы при воздействии на волокно концентрированных растворов едкого натрия или надуксусной кислоты. Благодаря такому воздействию растворяются все структурные элементы волокна, за исключением субкутикулярной мембраны. Субкутикулярная мембрана имеет высокую механическую прочность, превосходящую прочность коркового слоя, и, благодаря своей высокой плотности и химической инертности, играет существенную роль в процессе технологической обработки волокна, ограничивая диффузию ионов и недиссоциированных молекул в толщу коркового слоя. Субкутикулярная мембрана обеспечивает эластичность волокон, их несминаемость.

Таблица 1— Морфологические различия волос некоторых видов млекопитающих

По данным использованных источников можно сказать, что волосы оленя отличаются низкими прочностными свойствами в связи с тем, что они имеют сильно развитый сердцевинный слой, который представляет собой воздухоносимые полости, а при сильно развитой сердцевине волос теряет прочности, становится ломким.

Пуховые волосы овцы отличаются большой прочностью, т.к. сильно развит корковый слой, и обладают прядимостью и свойлачиваемостью, этому способствует строение чешуйчатого слоя. В связи с эти можно отметить, что это является характерной особенностью данных волокон. Другие категории волос не обладают таким свойством.