Die Brückenbindungen im Haar

Die Brückenbindungen im Haar

Verantwortlich für die Elastizität des Haares sind bestimmte Bindungen im Haarkeratin. Die Makromoleküle des Keratins sind nämlich untereinander durch verschiedene Bindungen, gleichsam wie über “Brücken”, noch miteinander verbunden und “vernetzt”. Dadurch erhalten sie einen wesentlich festeren Zusammenhalt. Erst wenn diese “Brücken” teilweise gelöst werden, geht dieser feste Zusammenhalt verloren, das Haarkeratin wird verformbar. Man unterscheidet drei verschiedene “Brückenbindungen” im Haarkeratin:

Die Wasserstoffbrückenbindungen

In den Makromolekülen des Keratins sind sehr viele freie Carbonylgruppen und Reste der Aminogruppen vorhanden, die aus dem Aminosäuremolekül übriggeblieben sind. Da die Kohlenstoff Gruppe sehr elektronenreich ist, die -N -H-Gruppe relativ elektronenarm, wird das Wasserstoffatom der -N -H- Gruppe zur elektronenreichen Stelle, dem Sauerstoffatom hingezogen. Es bildet sich eine Bindung durch die schwache Anziehungskraft, die sich aus der Wechselwirkung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff ergibt. Die Wasserstoffbrückenbidungen sind sehr schwache Bindungen. Sie können bereits durch Wasser gelöst werden. Dies ist das Prinzip bei der Wasserwelle.

Wassermoleküle sind in der Lage, sich zwischen die Wasserstoffbrücken zu “schieben” und diese zu öffnen. Dadurch quillt das Haar bereits um rd. 15 %, d. h. es nimmt in seinem Durchmesser zu, während die Haarlänge bei der Quellung nur um rd. 1 % zunimmt. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß die meisten Wasserstoffbrücken zwischen den Keratinmolekülen gelöst werden, nicht innerhalb der Moleküle, wo sie auch vorhanden sind und stabilisierende Wirkung haben. Man rechnet heute, daß ungefähr 1% aller Wasserstoffbrücken im Haar durch Wasser gelöst werden können. Bei der Trocknung des Haares werden die Brücken wieder geschlossen, da das Wasser aus dem Haar verdunstet. Das Haar wird vorübergehend in der neuen Form fixiert, kann aber durch Feuchtigkeit (Wasser) wieder zur Ausgangsform zurückgeführt werden.

Die Salzbrückenbindung

Im Haarkeratin finden sich immer freie Aminogruppen (- NH2-Gruppen) und freie Carbonsäuregruppen (- COOH-Gruppen). Sie bilden recht feste Bindungen aus, indem sich eine “Ionenbeziehung” einstellt. Dabei wandert das Wasserstoffion der Carbonsäuregruppe zur Aminogruppe. Die Carbonsäuregruppe wird elektrisch negativ, die Aminogruppe, die nun ein Wasserstoffion an sich gebunden hat, elektrisch positiv geladen.

Disulfidbrückenbindungen (Doppel-Schwefel-Brückenbildung)

Die Aminosäure Cystin kann sowohl Teile des einzelnen Keratinmoleküls als auch zwei Keratinmoleküle miteinander durch die kennzeichnende Disulfidbrücke, oft auch Doppelschwefelbrücke oder Cysteinbrücke genannt, miteinander verbinden. Da diese Disulfidbrücken durch Atombindungen zustande kommen, sind sie sehr fest und können nur durch äußerst aggressive chemische Behandlungen geöffnet werden.

Wasserstoff öffnet die Doppelschwefelbrücken im Haar

Untersuchungen ergaben, daß vermutlich der Haupt-Schwefelanteil des Keratins sich in den sogenannten “amorphen Bereichen”, also in den Zonen der sogenannten “Kittsubstanz”, befindet. Dort liegen die meisten Disulfidbrücken.

Im Haarkeratin werden die Makromoleküle durch drei verschie dene “Brückenarten” miteinander vernetzt und dadurch sehr stabil verbunden:

• schwache Wasserstoffbrücken,
• stärkere Salzbrücken (mit Ionenbeziehung als Bindungsart)
• sehr starke Doppelschwefelbrücken (Disulfidbrücken, Cystin- brücken, -S-S-Brücken), die durch Atombindung Keratinmoleküle verknüpfen.

Ein Teil der Keratinmoleküle ist in schraubenförmiger Anordnung aufgebaut. Daneben gibt es noch eine Keratinform, bei der die Makromoleküle vermutlich in ungeordneter form vorliegen. Man spricht von “amorphen Zonen” des Keratins (amorph = gr. “formlos, gestaltlos”). Diese amorphen Zonen des Keratins sollen die Aufgabe einer Art “Kittsubstanz” oder eines “Zementes” im Haar haben. In ihnen befindet sich vermutlich der Hauptanteil der Disulfidbrücken.

Will man ein Haar umformen, so muß seine Elastizität für eine begrenzte Zeit teilweise aufgehoben werden. Man muß also die Verknüpfung der Makromoleküle durch die Brückenbindungen zu einem Teil lösen.