Faserstruktur, Wassergehalt und zwei Spurenelemente

Warum sich eine Haarfaser röntgen lässt

Wer wissen will, woraus Haare und Nägel gebaut sind, kann sie chemisch zerlegen — oder er stellt sie in einen Röntgenstrahl und sieht sich an, welches Beugungsbild dabei herauskommt. Der zweite Weg wurde in den 1930er-Jahren in Leeds beschritten und lieferte Ergebnisse, die bis heute in jedem Lehrbuch der Strukturbiologie stehen.

Diese Seite ist bewusst so gebaut: Sie erzählt zuerst, wie das Material vermessen wurde, und erst danach, welche Sätze die europäische Verordnung für die beiden Elemente vorsieht. Beides gehört zusammen, ohne ineinander überzugehen — eine Messung an einer Faser ist keine Aussage über eine Person.

Astbury legt eine Wollfaser in den Strahlengang

William Thomas Astbury arbeitete an der Universität Leeds an einem Institut, das von der Textilindustrie mitfinanziert wurde. Sein Untersuchungsmaterial war deshalb Wolle, später auch menschliches Haar, Horn und Nagelmaterial. 1931 und 1932 veröffentlichte er Beugungsaufnahmen, auf denen sich statt eines beliebigen Musters klare, wiederkehrende Punkte abzeichneten. Damit war gezeigt, dass die Eiweißketten in solchen Fasern nicht ungeordnet liegen, sondern einer regelmäßigen Anordnung folgen.

Der Reflex bei 5,1 Ångström

Der auffälligste Befund war ein Punkt entlang der Faserachse, der einem Abstand von etwa 5,1 Ångström entsprach — rund einem halben Nanometer. Zwanzig Jahre später schlugen Linus Pauling und Robert Corey eine schraubenförmige Kettenanordnung vor, deren Ganghöhe rechnerisch bei 5,4 Ångström lag. Die Differenz von 0,3 Ångström blieb zunächst unerklärt, bis Francis Crick 1952 vorrechnete, dass zwei solcher Schrauben sich umeinander winden können. Diese Verwindung verkürzt den gemessenen Abstand genau um den fehlenden Betrag.

Im Wasserdampf gedehnt: das zweite Muster

Astbury beobachtete außerdem, dass sich das Beugungsbild ändert, wenn die Faser unter Wasserdampf gezogen wird. Aus dem ursprünglichen Muster wurde ein zweites mit einem Abstand von etwa 3,3 Ångström entlang der Achse. Die Ketten liegen dann gestreckt nebeneinander statt schraubenförmig aufgewickelt. Lässt man die Faser los, kehrt in weiten Teilen das erste Muster zurück. Die beiden Zustände bekamen die Bezeichnungen Alpha und Beta und benennen bis heute zwei Grundformen der Kettenanordnung in Proteinen.

Wasser als Bauteil, nicht als Beiwerk

Ein Punkt, der bei diesen Messungen ständig mitgeführt werden muss, ist der Wassergehalt der Probe. Hartes Fasermaterial nimmt Wasser aus der Umgebungsluft auf und gibt es wieder ab; die Fachliteratur beziffert den Anteil je nach relativer Luftfeuchte im einstelligen bis unteren zweistelligen Prozentbereich, bei sehr feuchter Luft auch darüber. Mit dem Wassergehalt ändern sich Dicke, Biegsamkeit und die Lage einzelner Reflexe. Wer zwei Messreihen vergleicht, muss deshalb wissen, bei welcher Luftfeuchte sie entstanden sind.

Struktur- und Materialangaben in diesem Abschnitt stammen aus strukturbiologischer und faserphysikalischer Fachliteratur. Sie beschreiben Messungen an Material, nicht den Zustand einer Person, und enthalten keine gesundheitsbezogene Aussage.

Zuordnung der drei zitierten Sätze

Von den drei Formulierungen, die auf dieser Seite vorkommen, gehören zwei zum Selen und eine zum Zink. Sie werden hier noch einmal einzeln genannt, damit die Zuordnung nachvollziehbar bleibt:

„Selen trägt zur Erhaltung normaler Haare bei“ — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012

„Selen trägt zur Erhaltung normaler Nägel bei“ — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012

„Zink trägt zur Erhaltung normaler Haare bei“ — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012

Jeder dieser Sätze steht für sich. Sie werden weder gekürzt noch umgestellt noch zu einer gemeinsamen Aussage über beide Elemente verbunden. Alles Übrige auf dieser Seite ist beschreibender Text der Redaktion.