Что такое хитин у муравья

Хитин — что это такое? Применение хитина

Если вы считаете, что саранчу употребляют в пищу лишь на Ближнем Востоке и в некоторых государствах Африки, вы сильно заблуждаетесь. Блюда из насекомых, на самом деле, регулярно потребляем и мы. Считается, что они очень полезны. Уже несколько десятилетий хитин входит в состав продуктов питания, косметики, лекарств.

Даже в хирургические нитки и бинты уже многие годы добавляют это вещество или же используют в их изготовлении его производные. Японцы начали это делать первыми. Экзотическую моду за ними подхватили американцы и европейцы. Сейчас же и россияне приобщились к этому веществу.

Хитин: что это такое

Что же представляет собой вещество, о котором идет речь? Давайте разберемся. Те из нас, кто в не прогуливал в школе уроки биологии, конечно же, знакомы с таким веществом, как хитин. Что это такое, знают многие. Из этого вещества состоят панцири раков. Однако не только у этих животных есть оно. Хитин входит в состав наружного скелета всех видов членистоногих: насекомых (бабочек, жуков) и ракообразных (омаров, креветок, крабов).

Это вещество, кроме того, содержится также в клеточной стенке грибов и дрожжей. И водоросли — не обделенные им растения. Хитин находится и в их клеточной стенке.

Хитиновые структуры, строение вещества

Информация о свойствах и строении целлюлозы (самого важного представителя полисахаридов, который является главным структурным компонентом растений) сегодня изложена в литературе в доступной форме. Однако сведений о том, каково строение хитина, значительно меньше. Тем не менее именно он составляет основу скелетной системы, которая поддерживает структуру клеток, образующих ткани в кутикуле насекомых, панцирях ракообразных, клеточной стенке бактерий и грибов. То, что хитиновым структурам в организмах насекомых и ракообразных присуща твердость, связано с формированием особого хитин-карбонатного комплекса. Он появляется в результате отложения интересующего нас вещества на карбонате кальция, который выступает в качестве своего рода неорганической матрицы.

Имеется некоторая аналогия между строением целлюлозы и хитина. Однако, в отличие от первой, у хитина заместителем 2-го углеродного атома элементарного звена является ацетамидная группа. У целлюлозы эта же роль принадлежит гидроксильной. Макромолекулы нативного хитина (то есть природного) при этом обычно содержат некоторое число звеньев с первичными свободными аминогруппами.

Полезные свойства хитина

Это вещество добавляют в целях усилить аромат и вкус пищи, улучшить внешний вид, или же используют в качестве консерванта. Существуют также пищевые добавки, в которых он содержится. Состав хитина таков, что это вещество обладает лечебными свойствами. Польза от него, как считается, следующая:

• подавляет развитие раковых клеток;
• защищает наш организм от действия радиоактивного излучения;
• повышает иммунитет;
• предупреждает развитие инсультов и инфарктов, поскольку усиливает действие препаратов, которые разжижают кровь;
• борется с различными воспалительными процессами;
• улучшает пищеварение (уменьшает кислотность желудочного сока, а также способствует росту полезных бифидобактерий);
• поддерживает низкий уровень холестерина в нашей крови, что помогает при ожирении и атеросклерозе;
• ускоряет процессы восстановления тканей.

Очень полезным веществом является хитин. Что это такое и каковы его лечебные свойства, хорошо было бы запомнить.

Насколько распространен хитин в природе

Он встречается в природе очень часто. Настолько, что он занимает второе место по распространенности среди органических веществ (первое принадлежит целлюлозе). Ряд ученых даже считает, что человечество в ближайшем будущем перейдет на исключительно хитиновую диету. Например, Сэм Хадсон, профессор химии полимеров, недавно сообщил, что в настоящее время исследователи находятся на пороге открытия «нового мира», где количество продуктов, которые можно получить из хитина, будет бесконечным.

Немного истории

Расскажем о том, как все начиналось в отношении такого вещества, как хитин. Что это такое, узнали в 19 веке. Еще в 1811 году профессор Генри Браконно, директор находящегося в Нанси (Франция) Ботанического сада начал исследовать химический состав грибов. Внимание этого ученого привлекло необычное вещество. Серная кислота не способна была растворить его. Это и был хитин. Через некоторое время выяснилось, что биополимер, выделенный ученым из Франции, присутствует не только в грибах. Его нашли также в надкрыльях насекомых.

Хитин, свойства которого были еще малоизучены, в 1823 году получил официальное название. В переводе с греческого «хитин» означает «одежда». Ученые, избавившись в 1859 году от белков и кальция, получили из него новое вещество. Оно было названо хитозаном. Это вещество еще более любопытно, нежели его предшественник. Оно активизирует клеточную деятельность, налаживает гормональную секрецию и нервную саморегуляцию, способствуя функционированию организма и здоровой жизнедеятельности, как показали недавние исследования. И это лишь некоторые его полезные свойства. Впрочем, хитином после всех первоначальных открытий никто не интересовался в течение ста лет, за исключением узких специалистов.

Лишь в конце 20 века удалось выяснить, насколько полезны для здоровья эти вещества. Однако люди еще очень давно начали поедать членистоногих и, соответственно, хитин у животных.

О том, как древние поедали насекомых

Еще в книге Левита из Библии встречается упоминание «нечистых» и «чистых» насекомых, то есть пригодных и непригодных в пищу. К «чистым», к примеру, относят кузнечиков и саранчу. Иоанн Креститель, находясь в пустыне, питался диким медом и саранчой. Геродот, древнегреческий историк, упоминал о том, что африканцы ловят этих насекомых. Затем они сушат саранчу на солнце, поливают ее молоком и употребляют в пищу. Считается, что саранчой в меду не брезговали даже древние римляне. А жены Мохаммеда, основателя ислама, посылали целые подносы с этими насекомыми в дар супругу.

При дворе Монтесумы, индейского властителя, во время званых обедов подавали вареных муравьев. Альфред Брем, известный путешественник и зоолог, в своей книге под названием «Жизнь животных» писал о том, что жители Судана ловят термитов и с удовольствием их едят.

Современные деликатесы из членистоногих

Гастрономическая любовь к насекомым у многих народов сохранилась и сегодня. На Ближнем Востоке, а также в некоторых государствах Африки на базарах и в лавках продают саранчу, а в меню дорогих ресторанов неизменно включаются блюда из нее. На Филиппинах известно множество вариантов приготовления сверчков. В Мексике употребляют в пищу кузнечиков и клопов-вонючек. В Таиланде лакомятся и личинками жуков, и стрекозами, и гусеницами, и сверчками.

Хитиновая диета

Интересно, что еще в конце 19 века придумали диету из насекомых. Винсент Хольт, английский естествоиспытатель и путешественник, начал призывать в противовес мясоедению и вегетарианству к энтомофагии (так называется питание насекомыми). Хольт, не догадываясь о том, что хитин и хитозан оздоравливающе действуют на организм, писал, что как источник питательных веществ насекомые намного чище и полезнее, чем другие животные. Ведь сами они едят лишь растительную пищу.

Пищевая ценность насекомых

Можно ли насытиться насекомыми? Сделать это непросто, но возможно, особенно если помнить о том, какими чудодейственными свойствами обладает хитин. Применение диеты будет эффективным, если хотя бы приблизительно подсчитать, сколько необходимо поймать кузнечиков, навозных жуков, пчел и термитов, чтобы в сумме их вес составлял 100 граммов. Пищевая ценность 100 граммов различных насекомых следующая.

• Кузнечики дадут вам 20,6 белков и 6,1 г жиров.
• Навозные жуки – 17,2 г белков и 3,8 г жиров.
• Термиты – 14,2 г белков и 2,2 г жиров.
• В пчелах содержится 13,4 г белков и 1,4 г жиров.

Для сравнения: в говядине – 23,5 г белков и 21,2 г жиров.

Однако энтомофагия остается, все-таки, экзотикой. В наше время для того чтобы убедиться в целительных свойствах хитина или хитозана, вовсе не обязательно съедать скарабеев и тараканов, превозмогая брезгливость. Для этого достаточно просто отправиться в магазин и выбрать что-нибудь диетическое.

Исследования, проведенные в нашей стране

Лекарственное средство на основе хитина впервые было создано в Советском Союзе в 1960- годы. Этот препарат должен был способствовать защите от ионизирующего излучения. Разработка нового лекарства была засекречена военными. При этом состав этого средства был скрыт даже от медиков. После ряда экспериментов на обезьянах, собаках и мышах было доказано, что это лекарственное средство помогает им выжить даже после того, как они получили смертельную дозу облучения. Немного позднее ученые обнаружили, что польза от хитиновых лекарств есть и для человека. Их свойства, кроме того, не ограничиваются одним лишь радиопротекторным эффектом.

Удалось выяснить, что хитин, а также его производные, способны бороться с аллергиями, раковыми опухолями, заболеваниями кишечника, гипертонией и т. д. Хитиновые включения, кроме того, способствуют увеличению продолжительности действия других лекарств.

Современные исследования

И в наши дни продолжаются исследования хитозана и хитина. В России ими занимаются ученые, которые являются членами Российского хитинового общества, созданного в 2000 году. В его состав входят не только те исследователи, которые изучают непосредственно эти вещества, но и представители других областей науки, а также сельского хозяйства, медицины и промышленности. Лучшим хитинологам на Западе вручается специальная Браконновская премия. Она получила свое название в честь Браконно, который был первооткрывателем хитина. В нашей стране подобная премия называется в честь Павла Шорыгина. Этот академик является энтузиастом исследований хитина.

Источник

Хитин – определение, функции, структура и примеры

Определение хитина

Хитин большой, структурный полисахарид сделано из цепочек модифицированной глюкозы. Хитин содержится в экзоскелетах насекомых, клетка стены грибы и некоторые твердые структуры у беспозвоночных и рыб. По количеству хитин уступает только целлюлозе. В биосфере организмы синтезируют более 1 миллиарда тонн хитина каждый год. Это чрезвычайно универсально молекула может образовывать твердые структуры самостоятельно, как у крыльев насекомых, или может комбинироваться с другими компонентами, такими как карбонат кальция, чтобы сделать еще более сильные вещества, такие как раковина моллюска.

Как и целлюлоза, никакие позвоночные животные не могут переваривать хитин самостоятельно. Животные, которые едят диету насекомых, часто имеют симбиотическую бактерии а также простейшие одноклеточные организмы который может расщеплять волокнистый хитин на молекулы глюкозы, которые его составляют. Тем не менее, поскольку хитин является биоразлагаемой молекулой, которая со временем растворяется, он используется в ряде промышленных применений, таких как хирургическая нить и связующие вещества для красителей и клеев.

Функция хитина

Хитин, как целлюлоза и кератин, является структурным полимером. Структурные полимеры, изготовленные из мономеров меньшего размера или моносахаридов, образуют прочные волокна. Когда секретируется внутри или снаружи клеток организованным способом, волокна образуют слабые связи между собой. Это добавляет силы всей структуре. Хитин и целлюлоза оба сделаны из мономеров глюкозы, в то время как кератин является волокнистым белком. Различные структурные полимеры возникли в начале эволюции жизни, потому что они встречаются только в определенных группах. Целлюлоза исключительно для растений, кератин для животных и хитин для членистоногих, моллюсков и грибов. Как хитин, так и целлюлоза эволюционировали на ранних этапах истории жизни, в то время как кератин возникал у некоторых животных спустя долгое время после того, как растения и грибы отошли от других эукариот.

Структура хитина

Хитин отличается от целлюлозы из-за замещения, которое происходит на молекуле глюкозы. Вместо гидроксильная группа (ОН), молекулы глюкозы в хитине имеют присоединенную амильную группу, которая состоит из углерода и азота. Азот является электрически положительной молекулой, в то время как кислород, дважды связанный с группой, является электрически отрицательным. Это создает диполь в молекуле, которая увеличивает водородные связи, которые могут образовываться между этими молекулами и молекулами вокруг них. При объединении в матрицу с различными соединениями и другими молекулами хитина, получающаяся структура может быть очень твердой из-за всех слабых взаимодействий между соседними молекулами.

Примеры хитина

Хитин у членистоногих

Одной из самых разнообразных групп животных в мире являются членистоногие. Членистоногие беспозвоночный животные, которые имеют сегментированный план тела и жесткий экзоскелет изготовлен из хитина и различных белков. Комбинация плана защищенного тела, который существует в переменных сегментах, чрезвычайно успешна во многих различных экосистемах. Членистоногие существуют повсюду, от дна океана до самых высоких мест обитания организмов. Членистоногие также различаются по размеру от микроскопических клещей, которые живут у основания волосков, до гигантских крабов и насекомых, длина которых может достигать нескольких метров. Экзоскелеты всех этих существ состоят из хитина, депонированного вместе со структурными белками. Смешанный с различными белками, хитин также делает крылья многих насекомых более гибким материалом. Приспособляемость хитина для формования в эти различные формы позволила членистоногим эволюционировать в миллионы различных форм.

Хитин в грибах

В грибах хитин используется для создания клеточная стенка, Как и целлюлоза в растениях, хитин откладывается внеклеточно с белками и другими молекулами. Это образует жесткую клеточную стенку между клетками, которая помогает организмам сохранять свою форму. Так же, как в растение клетки, вода может быть сохранена в клетках, чтобы создать давление воды на клеточную стенку. Это известно как тургор давление и добавляет к силе каждой клетки. Грибы способны протолкнуть несколько слоев лист мусор, как они растут, которые могут весить несколько фунтов. Частично это связано с прочностью хитина как структурного волокна.

Хитин в моллюсках

Хитин встречается в ряде других форм у моллюсков. Хитин используется как у низших моллюсков, так и у более ценных головоногих. У моллюсков, таких как улитки, хитин является частью орган это похоже на остроконечный язык. Моллюски используют радулы для очистки водоросли и другая еда от твердых поверхностей, на которых это растет. Головоногие также используют хитин, но для формирования клюва, который можно использовать для того, чтобы кусать твердые раковины своих предметов добычи. Как ни странно, большинство предметов добычи – членистоногие, и их раковины также сделаны из хитина.

• кератин – Структурный полимер, видимый у животных из белков.
• Целлюлоза – Структурный полимер, встречающийся в растениях из глюкозы, такой как хитин.
• Homopolysaccharide – Полимеры сахаров, которые сделаны из сахара того же типа.
• гетерополисахарный – Сахарные полимеры, состоящие из мономеров разных типов.

викторина

1. Ученый изучает неизвестное твердое вещество, найденное на дне океана. Вещество животного происхождения, и на основе химических веществ, обнаруженных рядом с веществом, оно не производится растениями или позвоночными животными. Что из этого могло быть веществом?A. кератинB. ЦеллюлозаC. Хитин

Ответ на вопрос № 1

С верно. Целлюлоза вырабатывается только растениями, а кератин вырабатывается только у некоторых позвоночных. Поэтому хитин – единственный оставшийся вариант. Тем не менее, морские существа производят много твердых веществ, лишь немногие из которых содержат хитин.

2. Муравьеды – это млекопитающие, которые существуют исключительно на муравьях. Они должны съесть тысячи муравьев, чтобы поддерживать свой вес. Их экскременты содержат большое количество хитина. Летучие мыши – также маленькое млекопитающее, которое существует на членистоногих, однако их экскременты не содержат высокие уровни хитина. В чем разница между этими млекопитающими?A. У летучих мышей есть эндосимбиотические организмы, которые могут переваривать хитин.B. Муравьеды насекомых едят больше хитина.C. Летучие мыши едят только летающих насекомых, у которых нет хитина.

Ответ на вопрос № 2

верно. Хотя все насекомые содержат хитин, не все организм умеют перерабатывать хитин. Никакие позвоночные не способны перерабатывать хитин или целлюлозу естественным путем и полагаются на эндосимбиотические организмы для расщепления хитина до глюкозы. В свою очередь, организмы получают безопасное место для жизни и неограниченный запас хитина для разрушения. В то время как летучие мыши развили эти симбиотические отношения, муравьеды не имеют.

3. Почему хитин является сильной молекулой?A. Гликозидные связи, удерживающие моносахариды вместе, трудно разрушить.B. Взаимодействия между боковыми цепями азота увеличивают стабильность.C. Оба вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 3

С верно. Оба эти фактора увеличивают силу хитина как молекулы. Гликозидные связи во многих полисахаридах трудно разрушить, и для их разрыва требуются специальные ферменты. Как показывает предыдущий вопрос, только некоторые организмы выработали ферменты, необходимые для разрыва этих связей.

Источник