Особенности строения хитина

Хитин, хитозан, апизан: свойства, сырьевые источники, приенение, структура

Особенности строения хитина
1 Место хитина в классификации химических соединений 2 Химическая структура хитина и хитозана 2.2 β-D-глюкозамин и N-ацетил-β-D-глюкозамин 3 Сырьевые источники хитина и хитозана 4 Физико-химические свойства и применение хитина и хитoзана 5 Низкомолекулярный хитозан. Апизан

  • Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина,Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. – М.: Наука, 2002. – 368 с.

Хитин (поли-N-ацетил-D-глюкозамин) является широко распространенным в природе биополимером. Полимеры (от греч. polymeros — состоящий из многих частей, многообразный) -это вещества, молекулы которых состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев — мономеров.

По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (напр. натуральный каучук) и синтетические (напр., полиэтилен). Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и другим свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту.

Основные типы полимерных материалов — пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы.

Биополимерами являются многие природные высокомолекулярные соединения из которых построены клетки живых организмов и межклеточное вещество, связывающее их между собой.

К биополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды (сложные углеводы) и так называемые смешанные биополимеры, например, липопротеины (комплексы содержащие белки и липиды) и т.д. Хитин – это азотосодержащий полисахарид (аминополисахарид).

Мономерами полисахаридов являются моносахариды (монозы): глюкоза, фруктоза, галактоза др.

В связи с биологической функцией полисахариды делятся на резервные и структурные. Большинство резервных полисахаридов (крахмал, гликоген, инулин) являются важнейшими компонентами пищевых продуктов, выполняя в организме человека функцию источника углерода и энергии.

Структурные полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза) в клеточных стенках растений образуют протяженные цепи, которые, в свою очередь, укладываются в прочные волокна или пластины и служат своего рода каркасом в живом организме.

Самый распространенный в мире биополимер это структурный полисахарид растений – целлюлоза. Хитин является вторым после целлюлозы по распространённости структурным полисахаридом.

По химическому строению, физико-химическим свойствам и выполняемым функциям хитин близок к целлюлозе. Хитин – это аналог целлюлозы в животном мире.

2.1 β-D-глюкоза

Элементарной частицей (мономером) хитина является N-ацетил-β-D-глюкозамин.Термин глюкозамин означает, что мономер хитина является производным глюкозы, а точнее, β-D-глюкозы.

Рассмотрим подробнее, что означает β-D-глюкоза. Xимическая формула глюкозы С6(Н2O)6. Из органической химии хорошо извест, что заданной формуле могут соответствовать разные вещества.

Такие вещества, имеющие одинаковую химическую формулу, молекулярную массу, последовательность соединения атомов, но различные свойства называют стереоизомерами. В стереоизомерах различие в свойствах возникает из-за различного расположения атомов в пространстве.

В моносахаридах стереоизомеры образуются из-за различной конфигурации гидроксильной группы ОН и атома водорода Н относите атома углерода С. Упрощённо это можно представить размещением ОН и Н справа или слева от С. В молекуле глюкозы имеется 4 таких атома углерода (обведены синим цветом).

В биохимии их называют ассиметричными или хиральными. Меняя местами ОН и Н теоретически можно получить 16 стереоизомеров. Наиболее важные изомеры глюкозы: D-глюкоза и L-глюкоза. Не только глюкоза, но и другие моносахариды относятся либо к В- либо к L- изомерам.

Отнесение моносахаридов к D- или L- изомерам производится по расположению группы ОН у атома углерода С, дальше всех отстоящего от карбонильной группы С=О (для глюкозы эти группы С=Н и ОН обведены красным цветом).

В природе ( фрукты, овощи, мёд и т.д.) встречается только D-глюкоза. L-глюкоза получена синтетически.

Моносахара склонны к образованию циклических структур. Именно циклические молекулы моносахаров соединяясь между собой образуютмолекулы полисахаридов. В кристаллическом состоянии моносахариды находятся только в циклической форме.Глюкоза образует циклическую структуру с 5-ю атомами углерода и одним атомом кислорода в кольце.

При образовании циклической структуры глюкозы к 4 имеющемся хиральным атомам углерода добавляется ещё один 5-й хиральный атомуглерода (обведён чёрным цветом). В линейной структуре это атом углерода входил в карбонильную группу С=О.Это приводит к образованию 2-х стереоизомеров D-глюкозы: α- когда ОН 5-го хирального атома углерода размещается выше плоскости кольца иβ- ниже.

Этот дополнительный хиральный атом называют аномальным, а α- и β-стереоизомеры D-глюкозы аномерами.По физико-химическим свойствам α- и β-аномеры существенно отличаются друг от друга.Входя в полисахариды в качестве строительных блоков они образуют совершенно разные углеводы(так,α-D-глюкоза образует амилозу; β-D- целлюлозу).

В водных растворах α- и β-аномерылегко переходят друг в друга и между ними устанавливается равновесие: 64% β-D-глюкозы и 36% α-D-глюкозы.

2.2 β-D-глюкозамин и N-ацетил-β-D-глюкозамин

По классификации производных моносахаридов глюкозамин относится к аминосахарам. Аминосахара – это производные моносахаридов, гидроксильная группа которых —ОН замещена аминогруппой —NH2 (чаще всего у 2 атома углерода – см. рис.).

По номенклатуре ИЮПАК названия аминосахаров образуют прибавлением к названию “исходного” моносахарида названия аминогруппы,замещающей гидроксил (с указанием ее положения), и префикса “дезокси”, указывающего на замещение.По этой номенклатуре полное название β-D-глюкозамина: 2-амино-2-дезокси-D-глюкопираноза (D-глюкозамин).

2-амино ознаяает, что аминогруппа присоединена ко 2-му атому углерода;2-дезокси означает, что у 2 атома углерода отсутствует гидроксильная группа;окончание пираноза присутствуетв моносахаридах циклической структуры.Упрощённое название исходит из корня соответствующего моносахарида,к которому добавляется слово «амин», например глюкозамин.

Аминосахара, в отличие от других моносахаридов идут не на получение энергии, а на формирование соединительных тканей организма.

N-ацетил-β-D-глюкозамин – это ацетилированный β-D-глюкозамин.Ацетилирование – это замещение атомов водорода в органических соединениях остатком уксусной кислоты CH3CO (ацетильной группой).N-ацетил-β-D-глюкозамин – это мономер (элементарная, повторяющаяся структура) хитина, а β-D-глюкозамин – хитозана.

2.3 Хитин и хитозан

Молекула хитина состоит из N-ацетил- β-D-глюкозаминовых звеньев. В живых в природе организмах может образовываться только хитин, а хитозан является производным хитина. Молекула хитозана состоит из β-D-глюкозаминовых звеньев.Хитозан получают из хитина деацетилированием с помощью щелочей.

Деацетилирование – это реакция обратная ацетилированию, т.е. замещение атомом водорода ацетильной группы СН3СО. Поэтому, в отличии от хитина, хитозан может иметь структурную неоднородность обусловленную неполной завершённостью реакции деацетилирования. остаточных ацетильных групп СН3СО (на рис.

обведена серым) может достигать 30% и характер распределения этих групп может заметно влиять на некоторые физико-химические свойства хитозана.

Таким образом, при неполном ацетилировании молекула хитозана состоит из случайно-связанных N-ацетил-β-D-глюкозаминовых звеньев (основные звенья) и β-D-глюкозаминовых звеньев (остаточные звенья) .

Хитин, как и целлюлоза, обладает двумя гидроксильными группами, одна из которых у С-3 вторичная, а вторая у С-6 – первичная. По этим функциональным группам может быть осуществлено получение производных, аналогичным соответствующим производным целлюлозы. Среди них можно отметить простые (например, карбоксиметиловые) и сложные эфиры.

Хитозан имеет дополнительную реакционноспособную функциональную группу ( аминогруппа NH2), поэтому кроме простых и сложных эфиров нахитозане возможно получение N-производных различного типа.

Наличие реакционноспособных функциональных групп в структуре молекул хитина и хитозана обеспечивает возможность получения разнообразных химических модификаций пригодных для использования в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т.п.

Хитин является опорным компонентом:

  • клеточной ткани большинства грибов и некоторых водорослей;
  • наружной оболочки членистоногих (кутикула у насекомых, панцирь у ракообразных) и червей;
  • некоторых органов моллюсков.

В организмах насекомых и ракообразных, клетках грибов и диатомовых водорослей хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меламинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры.

Меланины (от греч. melas, родительный падеж melanos — чёрный), коричневые и чёрные (эумеланины)или жёлтые (феомеланины)высокомолекулярные водонерастворимые пигменты. Широко распространены в растительных и животных организмах;определяют окраску покровов и их производных (волос, перьев, чешуи) у позвоночных, кутикулы у насекомых, кожуры некоторых плодов и т.д.

Потенциальные источники хитина многообразны и широко распространены в природе.Общая репродукция хитина в мировом океане оценивается в 2.3 млрд. т в год, что может обеспечить мировойпотенциал производства 150-200 тыс. т хитина в год.

Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником полученияхитина являются панцири промысловых ракообразных.Возможно также использование гладиуса (скелетной пластинки) кальмаров,сепиона каракатицы , биомассы мицелярных и высших грибов .

Одомашненныеи поддающиеся разведению насекомые вследствие их быстроговоспроизводства могут обеспечить значительную биомассу, содержащую хитин.К таким насекомым относятся тутовый шелкопряд, медоносные пчелы и комнатные мухи.

В России массовым источником хитинсодержащегосырья является камчатский краб и краб-стригун, годовой вылов которых наДальнем Востоке составляет до 80 тыс. т, а также углохвостая креветка вБаренцевом море.

Известно, что панцири ракообразных – достаточно дорогостоящее сырье,и несмотря на то, что разработано более 15 методов получения из ниххитина, был поставлен вопрос о получении хитина и хитозана из другихисточников, среди которых рассматривались мелкие ракообразные и насекомые.

За счет широкого распространения пчеловодства в нашей стране существует возможность получать хитиновое сырье (подмор пчел) в значительныхмасштабах. По состоянию на 2004 г. в Российской Федерации во всех категориях хозяйств имеется 3,29 млн пчелиных семей.

Сила пчелиной семьи (масса находящихся в пчелиной семье рабочих пчел, измеряемая в кг)равна в среднем 3,5-4 кг. Летом в период активного медосбора и весной после зимовки пчелиная семья обновляется почти на 60-80 %.

Таким образом, ежегодная сырьевая база подмора пчел может составить от 6 до 10тысяч тонн, это дает возможность рассматривать подмор пчел как новыйперспективный источник хитозана насекомых наряду с традиционнымивидами сырья.

Химический состав различных видов хитиносодержащего сырья, % на сухое вещество

Вид сырья Белок Липиды Минеральныевещества Хитин
Панцырь криля сушённый, полученный при производстве изолята белка25-301-320-2225-30
Панцырь баренцевоморской углохвостой креветки сухой43-55

Источник: http://www.salkova.ru/Product_bee/Hitin/description.php

Хитин входит в состав грибов

Особенности строения хитина

Хитин входит в состав раковин моллюсков, содержится в панцирях крабов, креветок, омаров, а также можно найти хитин в грибах (в том числе и микроскопически мелких), дрожжах и некоторых водорослях. Он так же участвует в формировании внешнего скелета насекомых (бабочек, муравьев и др.)

Хитин в составе грибов

Что это такое

Хитин — это розоватое прозрачное вещество, которое связано с целлюлозой и обозначается, как азотсодержащий полисахарид. Такой элемент является сильным природным сорбентом, выступает основой скелета и наружных покровов насекомых, паукообразных и ракообразных. Т.е. всех тех, кого в биологии, а точнее в зоологии относят к членистоногим.

Свойства вещества крайне разнообразны – от применения в медицине до использования в сельском хозяйстве.

Применение в сельском хозяйстве

хитина в клеточных стенках грибов достаточно высоко. Хитозан получают из хитина путем автопротеолиза или автоэнзимолиза. Основаны эти способы получения необходимого соединения на использовании активного ферментного комплекса самого сырья.

Хитин широко используется в сельском хозяйстве и помогает в борьбе с корневыми нематодами. Однако, механизм его действия изучен недостаточно.

Это органическое соединение состоит из полисахаридов, которые используются растениями для питания и построения клеточных стенок. За счет подобных свойств хитин используется для создания подкормок растений.

Такое применение объясняется и противогрибковыми свойствами, которые дают возможность применять его в сельскохозяйственном и экологическом отраслях.

Вещество эффективно против корневых нематод, а также используется для устранения проблем с почвой, предотвращает поражение корневых систем бобовых культур грибковыми микроорганизмами, которые вызывают корневую гниль и приводят к гибели бобов.

Внесение хитина в почву вместе с гемицеллюлозой обеспечивает снижение токсичности пестицидов в почве.

Эффективность против корневых нематод достигается за счет усиления активности бактерий и актиномицетов в естественном составе почвы, которые разрушают яйцевые оболочки паразитов.

Использование хитина в обработке почвы снижает популяцию эктопаразитических нематод в самой почве и в корневых системах клевера. Хитин помогает устранить галловых нематод, «проживающих» на корнях томатов в особых образованиях – галлах, а также снижает численность фитонематод, которые паразитируют на многих овощных культурах.

Ирина Селютина (Биолог):

Хитозаны (особенно низкомолекулярные) в отличие от своего исходного продукта, являются водорастворимыми формами. Так, в США применение препаратов на основе хитозана, разрешено «Агентством по охране окружающей среды».

Некоторые препараты на основе хитозана способны разлагаться с выделением газа этилена, усиливающим действие самого препарата. В результате формируется мощная корневая система, развивается большее количество зерен и более мощный стебель.

Помимо этого препараты стимулируют устойчивость растений к стрессам (заморозки, засуха, избыток влаги). А также косвенно способствует борьбе с патогенами.

Вещество подходит и для борьбы с грибковыми микроорганизмами в составе почвы. Хитозан защищает растения от химических реакций, обладает антивирусной активностью, подавляет развитие спор грибов, стимулирует прорастание семян в почве, помогает интенсивному росту растений.

Недостатки вещества

Минусом является большой расход чистого вещества. Для сокращения популяции нематод нужно ввести более 10 тонн на гектар посадок, для того, чтобы популяция нематод там ощутимо сократилась. Таким образом, лучше всего использовать препараты, в которые входит это вещество.

В сельскохозяйственной практике распространены следующие препараты на основе хитина — «Нарцисс»(хитозан 50%, 20% глутаминовая кислота и 30% янтарная кислота) , «Хитозары» (хитозан+салициловая кислота+фосфорнокислый калий, хитозан+арахидоновая кислота), «Агрохит» (лактат низкомолекулярного хитозана). Отличие препаратов от чистого вещества заключается в глубоком проникновении полисахаридов в почву и корневую систему.

Для борьбы с паразитами можно использовать препарат «Кландозан».

Использование в промышленности

Хитин в грибах обладает лечебными свойствами

Не только удобрения и антипаразитарные препараты содержат хитин, но и многие промышленные составы. Он является консервантом для многих продуктов, помогает сохранить вкус и аромат еды.

В сельском хозяйстве Нового Орлеана хитозан используют для консервирования говядины и сохранения её свежести. К тому же вещество усиливает вкус продуктов питания натуральным способом, не меняя структуру.

Ирина Селютина (Биолог):

В пищевой промышленности хитозан нашел свое применение за счет своего антимикробного воздействия и абсолютной безвредности. Именно благодаря этим качествам хитозан считается прекрасным сырьем для т.н. «интеллигентных упаковок нового поколения». Привлекательность этого нового упаковочного материала заключается в том, что его можно съесть вместе с содержимым.

Также хитозан входит в состав пищевых пленок для обертывания экологических продуктов. За счет подобного покрытия продукты портятся намного медленнее. Подобная упаковка предотвращает развитие гнили и грибковых микроорганизмов.

Влияние на организм

Из-за того, что вещество глубоко проникает в корневую систему многих растений, часто возникает вопрос — вреден ли хитин для человеческого организма?

Вещество абсолютно безопасно и ни в коем случае не нарушает естественные процессы организма.

Оно есть в грибах, морепродуктах и многих медицинских препаратах. Полисахарид в составе в лекарственных средств помогает при атеросклерозе, ожирении, интоксикации организма.

Хитин, который входит в состав грибов, обладает следующими свойствами:

  • нормализует липидный обмен;
  • излечивает дерматологические недуги;
  • помогает при аллергии;
  • излечивает дерматиты;
  • помогает при артрите;
  • снижает давление;
  • устраняет высокое содержание холестерина.

Хитозан становится все более востребованным. Так, в медицине его используют для изготовления искусственной кожи, заживления ран без рубцов, как шовный саморассасывающийся гипоаллергенный материал.

Преимуществом содержания вещества в составе растений является и прирост бифидобактерий, укрепление слизистой кишечника, противоопухолевый эффект, устранение из тела токсинов, шлаковых масс, патогенных ферментов.

Справочник грибника. Азы грибника. Гриб мацутаке.Естествознание 10 класс (Урок№19 – Молекулярная структура живого.)

Заключение

Хитин (и его производные) является незаменимым веществом для здоровья организма людей и животных. Полисахарид эффективен в борьбе против многих болезней, помогает сохранить свежесть и вкусовые качества продуктов, улучшает вкус мяса.

Основным назначением хитина является использование в сельском хозяйстве, а именно — подкормке растений, обогащения почвы, борьбе с паразитами и патогенными микроорганизмами.

Источник: https://FermoVed.ru/gribyi/hitin-vhodit-v-sostav.html

Хитин. Что такое хитин, применение, интересные факты

Особенности строения хитина

Хитин является основным структурным веществом клеточных стенок грибов, а также покровов членистоногих. Он обладает хорошими водонепроницаемыми свойствами, а также является отличным структурным компонентом. Человек смог использовать в своих целях хитин. Что такое, и почему он стал так популярен сегодня?

Строение молекулы

Так как это полимер, он состоит из множества отдельных молекул изомеров глюкозы. Эти изомеры называются N-ацетил-β-D-глюкозамин, и благодаря необычной бэта-связи в составе они способны образовывать разветвленные цепи полимера.

Хитин иногда именуется хитозаном. Его основным отличием является то, что он очень похож по строению на известную целлюлозу, которая входит в состав клеточных стенок растений.

Если последняя занимает первое место по производству и выделению из тканей растений, то хитин, в свою очередь, идет в этом рейтинге вторым по счету.

Это еще раз доказывает популярность вещества в промышленности и косметологии.

В природе

Хитин содержат все представители типа членистоногие. Это вещество находится в верхних слоях экзоскелета насекомых, пауков и ракообразных, что придает покровам водонепроницаемость. Это свойство позволило не бояться наземным существам высыхания и потерю воды через поверхность тела.

Клетки грибов также содержат в своей клеточной стенке хитин. Что такое он может дать организму? Прежде всего прочность всех его клеток, а также избежать потерю влаги из цитоплазмы.

Хитин у растений отсутствует, так как в составе клеточных стенок у них уже содержится другой биополимер – целлюлоза. По этому признаку различают истинные растения и водоросли, а также наличие одного из биополимеров является сравнительной характеристикой разных царств организмов.

Выделение хитина

В промышленных масштабах хитозан выделяют из наружного скелета ракообразных, хотя это и является достаточно дорогостоящим бизнесом. Поэтому методика выделения этого полимера все время модернизируется, и в итоге новые источники природного хитина были найдены.

Так, большая скорость размножения насекомых стала основной причиной, по которой из пчел или комнатных мух добывают хитин. Что такое эти ваши мушки, спросите вы.

Однако, если смотреть в промышленных масштабах, производство хитина из насекомых приняло большой оборот, а на выходе получают достаточное количество природного полимера.

Так, в России уже развиты некоторые точки по выращиванию пчел с целью добычи хитина.

Не стоит забывать и о грибах, а также некоторых морских водорослях, так как в составе оболочек клеток этих организмов содержится хитин, его выделяют так же, как и целлюлозу у растений. Хотя КПД такого бизнеса оставляет желать лучшего, его нельзя исключать из списка возможных источников хитозана.

Значение хитина для человека

Что такое хитин в биологии? Это не только структурный компонент, предотвращающий потерю воды, но и биополимер, обладающий бактерицидными свойствами. Это дает возможность использовать хитин в производстве бинтов, марли и специальных ванных мочалок.

Хитин хорошо связывается с жирами. Если человек принимает специальные медикаменты, в составе которого находится определенная доля хитозана, жиры в кишечнике связываются с биополимером и выводятся из организма вместе с ним.

В итоге количество усваиваемого жира уменьшается, что понижает и количество холестерина в организме.

Однако хитин может сыграть и злую шутку с человеком при избыточном применении, он также уменьшает содержание витамина Е и ведет к другим малоприятным последствиям.

Хитозан последнее время добавляют в косметические товары в качестве природного компонента. Такая косметика делает кожу эластичной, ногти здоровыми, а волосы после действия шампуней с хитином в составе становятся блестящими и здоровыми.

Интересные факты

В странах Азии, а также на Западе на многих рынках продают жареных кузнечиков, саранчу и других представителей членистоногих. Энтомофагия стала популярным течением последнее время среди гурманов, благодаря содержанию столь полезного хитина в составе покровов мелких насекомых и ракообразных.

Медиками установлено, что хитин помогает при заживлении ран, благодаря своей высокой совместимости с животной тканью. Это дает возможность использовать биополимер при изготовлении специальных целебных мазей, однако изучение таких свойств хитозана еще продолжается.

Отмечается очень высокая питательная ценность такого биополимера, как хитин.

Что такое может дать горсточка маленьких насекомых, которую даже сложно прожевать? Ответ вас поразит: 100 г кузнечиков могут дать организму 20,5 г белка, когда питательная ценность привычной говядины ненамного отличается и составляет 22,5 г. Проблема заключается лишь в том, что собрать 100 граммов мелких кузнечиков намного тяжелее, чем отрезать 100 г мяса рогатого скота.

Источник: https://FB.ru/article/252145/hitin-chto-takoe-hitin-primenenie-interesnyie-faktyi

Хитиновый покров членистоногих и выполняемая им функция

Особенности строения хитина

1001student.ru > Биология > Хитиновый покров членистоногих и выполняемая им функция

Хитиновый покров у членистоногих — это экзоскелет, который выполняет опорную и защитную функции. Скелет, только наоборот. Наружный скелет, похожий на скафандр или панцирь.

По прочности он превосходит человеческие кости. Изнутри к нему прикрепляются мышцы.

Такая твердая и нерастяжимая оболочка мешает некоторым членистоногим увеличиваться в размере, поэтому им приходится время от времени ее сбрасывать.

Состав хитинового покрова

составляющая хитинового покрова — хитин (от греческого «хитон» — одежда) — полисахарид, который является основной составляющей экзоскелета членистоногих, некоторых беспозвоночных, а также может входить в состав клеточных стенок бактерий и грибов.

По своему составу он схож с целлюлозой, и еще в недавнем времени был обсуждаем только в биологии. Выделен хитин был впервые из покрова тарантулов ученым А. Одье.

Для разных видов хитиновый покров может быть пропитан либо солями кальция (характерно для ракообразных), либо белком — это свойственно насекомым.

Поэтому у раков панцирь очень твердый, а в классе паукообразных — мягкий. А клещи, например, обладая мягким покровом, могут увеличиваться в размере в сотню раз. А еще у некоторых наземных членистоногих панцирь может быть пропитан воскоподобным составом, чтобы предотвратить чрезмерную потерю воды.

Что есть хитин

Хитин в чистом виде — бесцветное вещество. Он аморфен, нерастворим практически в любых жидкостях. Растворяется в некоторых видах солей. В минеральных концентрированных кислотах он как бы растворяется, но при этом еще происходит и его разложение.

Помимо собственно хитина, в экзоскелет входят и другие полисахариды и белковые соединения.

Хитин получают из хитинсодержащего сырья, а именно из панцирей камчатского краба (считается лучшим сырьем), а также из пчелиного подмора, кутикул тараканов, панцирей речного рака и т. д.

Структура экзоскелета

Хитиновый слой, который еще называют кутикулой, сложен по структуре. Есть три типа кутикул:

  • артроподный — полисахаридно-белковые компоненты — у членистоногих (в большей степени) и водных обитателей — книдарий, оболочников, моллюсков.
  • аннелидный — в основе коллагеновые волокна — тип, характерный для кольчатых червей.
  • нематодный — тип, свойственный нематодам, состоящий в основном из волокон коллагена

Кутикулу, в свою очередь, тоже разделяют на еще три «подслоя»:

  • внутренняя мягкая часть, та что ближе к телу называется эндокутикулой (кутикула — кожица, эндо — внутри). В ее составе есть белок резилин, схожий по своим свойствам с резиной. Располагается он в местах сочленения конечностей. Его довольно много, например, в конечностях у блох. Именно благодаря этому они обладают такой прыгучестью.
  • экзокутикула (экзо — наружный) расположена над эндокутикулой и уже над ней располагаются мышцы. Она уже менее эластична и содержит красящий пигмент, который определяет окраску хозяина и выросты на его теле. В эту часть хитинового покроя входит склеротонин, который обуславливает жесткость конструкции и препятствует росту насекомого. Поэтому рост происходит только во время линьки.
  • третий слой называется эпикутикулой (эпи — внешний). Состоит он из воска и предотвращает обезвоживание и проникновение чуждых микроорганизмов в тело хозяина.

Немного о хитозане

Хитозан — природный полимер, составляющая хитина. Их уникальные свойства все больше обращают на себя внимание. Этим полимерам свойственна биологическая активность, они совместимы с человеческими тканями.

Они, ввиду своего природного происхождения, не загрязняют окружающую среду.

Получают хитозан обработкой хитина 40−50%-ным раствором щелочи при температуре 110−140 оС в течение продолжительного времени. Практическое применение хитозана лежит в широких областях:

  • хитозан, обладая низкой токсичностью и прекрасной совместимостью с тканями человека, может, а также способностью к регенерации тканей, очень интересен для медицины. Его возможно применять при лечении ожогов и гнойных ран.
  • благодаря химической способности хитозана связываться с металлами, этот компонент успешно может применяться для очистки сточных вод
  • велики перспективы использования этого полимера в целлюлозно-бумажной промышленности. При нанесении его на целлюлозное волокно повышается прочность бумажного полотна даже в мокром виде.
  • бактерицидные свойства хитозана нашли свое применение и в пищевой промышленности. Пленка из хитозана, нанесенная тонким слоем на овощи и фрукты, а также мороженую рыбу, позволяет увеличивать срок их хранения.
  • ввиду того что хитозан относится к волокнам, которые не усваиваются организмом, возможно использование его в качестве энтеросорбента. Рассматривают его применение в качестве противоопухолевого препарата.
  • в сельском хозяйстве были проведены эксперименты по добавлению хитозана в загрязненные корма для коров. В результате произошло снижение вредных веществ в молоке. А еще хитозановые препараты могут защитить клубни растений от патогенов (был такой опыт применения в США).
  • положительные результаты показали опыты по применению хитозана в качестве сорбента для снижения холестерина, а также улучшения других клинических показателей крови.
  • косметологи используют хитозан в виде кремов и мазей, как средство, увеличивающее кровообращения в капиллярах, замедляющему старение. Хитозан способен образовать на коже защитный слой и препятствует обезвоживанию (имеются, однако, и противопоказания).

У нас в стране вопросами по практическому применению хитина и хитозана занимается Российское хитиновое общество, организация, которая объединяет на добровольной основе ученых, изучающих данное направление.

Источник: https://1001student.ru/biologiya/hitinovyj-pokrov-chlenistonogih-i-vypolnyaemaya-im-funktsiya.html

Хитиновый покров членистоногих: состав наружного скелета животных и основные функции

Особенности строения хитина

У всех ракообразных, паукообразных и насекомых имеется наружный скелет. Хитиновый покров членистоногих создаёт плотную оболочку, которая служит для защиты внутренних органов и закрепления мышц.

Экзоскелет не позволяет влаге испаряться с поверхности тела, благодаря чему членистоногие смогли освоить практически все среды обитания. Они живут на поверхности земли, в воде и воздухе.

В биологии этих животных подразделяют на три основных класса.

Описание вещества

На греческом языке хитин означает «одежда» или «оболочка». Это полисахарид с содержанием азота. По своей структуре он напоминает целлюлозу. В его состав входит N-ацетил глюкозамин. Физические свойства вещества:

  • полупрозрачное или бесцветное;
  • твёрдое;
  • жёсткое на ощупь;
  • не растворяется в воде.

Хитин в чистом виде довольно сложно найти в природе. Обычно он представлен вместе с другими полисахаридами. Эти вещества соединяются с белками.

Впервые чистый хитин выделили из панциря тарантула. А название появилось в 1823 году, когда французский учёный Одье занимался исследованием этих животных.

Наружная оболочка членистоногих в основном состоит из хитинизированной кутикулы. Такой покров защищает тело от механических повреждений, а также воздействия окружающей среды.

Вещество синтезируется в теле различных червей и кишечнополостных животных. Каждый год на планете образуется и распадается примерно 10 млрд тонн хитина.

В промышленных условиях из этого вещества изготавливают хитозан. Для этого используются панцири представителей класса ракообразных.

Его применяют в качестве пищевой добавки для животных, а также для изготовления косметики, медицинских препаратов, продуктов питания.

Хитин считается вторым по распространённости природным полисахаридом. Он встречается в экзоскелете большинства насекомых и ракообразных, а также является компонентом клеточной стенки у некоторых грибов.

Другие организмы, которые синтезируют хитин:

  • губки;
  • кишечнополостные;
  • нематоды;
  • моллюски.

У насекомых хитин синтезируется главным образом в панцире. Предшественниками этого вещества могут быть трегалоза и гликоген.

Хитин обычно сочетается с другими соединениями (например, карбонатом кальция), образуя более прочный композитный материал. Чистый хитин или карбонат кальция сами по себе были бы хрупкими и не такими жёсткими, как композит.

У насекомых и ракообразных, которые подвергаются линьке и метаморфозам, деградация и синтез хитина происходят одновременно и согласованно. Ферментативная система разлагает вещество в экзоскелетах и оболочках кишечника на мономерные компоненты, особенно во время линьки.

Хитин служит защитным покровом и механической опорой для организмов, которые его производят. У членистоногих это вещество является важнейшим компонентом их экзоскелета. Хитин также присутствует в теле, подкладке кишечника, слюнных железах, частях рта и точках закрепления мышц.

Хитинизированный экзоскелет выполняет следующие функции:

  1. Опорная.
  2. Крепёжная. На хитиновом покрове закрепляются мышцы.
  3. Увлажняющая. В оболочке присутствуют железы, которые вырабатывают специальный секрет, предотвращающий пересыхание животного на суше.
  4. Защитная. Плотный экзоскелет защищает внутренние органы от повреждений.
  5. Двигательная. Все представители членистоногих благодаря своему строению могут быстро передвигаться.

Отдельные части наружного скелета в ходе эволюции трансформировались в челюсти и клешни. Эти органы позволяют животному захватывать добычу и пережёвывать пищу. Хитиновый покров является для них жизненно необходимым.

Представители членистоногих

Тип членистоногих так называется из-за своей морфологии. Эти животные имеют сегментированное тело и конечности. Хотя видовое многообразие очень широкое, все представители членистоногих имеют общие черты. Например, их тело состоит из трёх частей. Это голова, грудь и брюшко.

На голове расположены органы осязания, которые представлены усиками. Также там находятся глаза. Грудь несёт членистые конечности и крылья, благодаря которым животное может летать. На брюшке конечности отсутствуют либо они являются видоизменёнными. Например, у паукообразных брюшные лапы трансформировались в паутинные железы.

У всех видов членистоногих тело покрыто хитиновой кутикулой. Из-за неспособности к растяжению внешнего скелета животным приходится периодически линять.

Тип членистоногих подразделяется на три класса:

  • ракообразные;
  • паукообразные;
  • насекомые.

У каждого из них есть свои характерные признаки и особенности. У ракообразных на голове присутствует 2 пары усиков, а также жабры. Хоть они и являются водными обитателями, определённые виды могут жить на суше.

Паукообразных достаточно просто отличить по их внешним признакам. Тело у этих животных состоит из двух отделов: головогруди и брюшка. На головогруди расположено четыре пары ходильных лап. Также у пауков есть хелицеры и ногощупальца. Это особый тип конечностей, который необходим для питания.

Характерным отличием насекомых является то, что их тело состоит из 3 отделов. На груди у них находится три пары конечностей. Большинство видов имеют крылья.

Полезность хитина для человека

Хитин широко используется в пищевой промышленности. Его добавляют в еду для усиления аромата и вкуса. Это вещество помогает улучшить внешний вид, а также действует в качестве консерванта.

Кроме пищевой промышленности хитин применяется и в фармакологии. Состав вещества имеет лечебные свойства. Его польза заключается в следующем:

  1. Угнетает развитие раковых клеток.
  2. Улучшает иммунитет.
  3. Защищает от радиоактивного излучения.
  4. Снижает риск возникновения инсультов и инфарктов.
  5. Борется с воспалениями.
  6. Улучшает пищеварение.
  7. Ускоряет регенеративные процессы.

Хитин настолько широко распространён и полезен, что некоторые учёные считают возможным переход на хитиновую диету в ближайшем будущем. Например, исследователь Сэм Хадсон заявил, что человечество находится на пороге новой эры. Скоро из хитина можно будет получить бесконечное количество продуктов.

Впервые лекарственное средство на основе этого вещества было получено в 60-е годы прошлого столетия. Препарат должен был защищать организм от ионизирующего излучения. В то время его разработка была строго засекречена. Даже медики не знали точный состав.

После нескольких экспериментов на животных учёные доказали, что средство увеличивает шансы на выживание после смертельной дозы облучения. Немного позже исследователи заметили, что препараты, содержащие хитин, помогают бороться и с другими проблемами.

Сейчас исследования хитозана и хитина продолжаются. Работой занимаются учёные, состоящие в Российском хитиновом обществе, которое была образовано в 2000 году. В его состав входят и исследователи из смежных областей науки, а также медицины и промышленности.

Как выяснилось, хитиновый покров помогает не только членистоногим, но и человеку в различных сферах деятельности. Это широко распространённое вещество. Если продолжать исследования хитина, то есть вероятность, что человечество сможет побороть свои главные проблемы, среди которых голод и болезни.

Источник: https://na5.club/biologiya/funkczii-i-sostav-hitinovogo-pokrova-chlenistonogih.html

О вашем здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: