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黑色素是一种蛋白质衍生物，呈褐色或黑色，它发生于黑素细胞中。黑素细胞是能合成酪氨酸酶的细胞，具有特殊的细胞器。酪氨酸酶使酪氨酸氧化成多巴，并使多巴进行氧化，逐渐形成黑素体，完成其黑素化。成熟的黑素体（含黑素）由黑素细胞树枝状突分泌入临近的角质形成细胞，随着角质形成细胞的分化，黑素体不断向上转运，终脱落于皮面。黑素代谢中的这样一个动态过程是由无数的具有此功能的结构单位来完成的，此即称为表皮黑素单位，它是由一个黑素细胞与其临近的约36个角质形成细胞所组成。皮肤黑色素有以下功能：
（1）黑色素散射和吸收紫外线，使皮肤深层组织免遭紫外线的损伤，发挥遮光刘的作用。同时还能消除自由基的损伤作用。黑色素不但能消除短波紫外线的损伤，还可以冲淡长波紫外线和可见光的作用，皮肤细胞核附近的黑色素能减轻光子对细胞的直接撞击，保护了细胞核内的脱氧核糖核酸。
（2）黑色素吸收日光的热能，并将热能转输到体内，维持人的体温。
（3）黑色素沉着可降低维生素D的合成，黑人儿童易患维生素D缺乏症，白人儿童相对有利于合成维生素D，不易患钙代谢障碍。
（4）较黑或黑色的皮肤可以保护人类，在森林里免遭动物的伤害。有学者认为黑色素的沉着是人类进化过程中对外界环境的一种适应。