Хитиновый покров членистоногих определение хитина, состав и особенности строения оболочки, основные функции наружного скелета, роль для организма

Что такое хитин, свойства хитина и влияние на организм, противопоказания, в каких продуктах содержится полимер хитин. Сферы применения хитина

История[править | править код]

В 1821 году француз Анри Браконно, директор ботанического сада в Нанси, обнаружил случайно в грибах вещество, нерастворимое в серной кислоте. Он назвал его фунгин[4].Чистый хитин впервые выделен из внешних оболочек тарантулов. Термин был предложен французским учёным А. Одье, исследовавшим наружный покров насекомых, в 1823 году.

Структура хитина была открыта в 1929 году Альбертом Хофманном.

Распространение в природе[править | править код]

Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов. По некоторым оценкам, каждый год на Земле в живых организмах образуются и разлагаются миллиарды тонн хитина.

• Выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жёсткость клеток — содержится в клеточных стенках грибов.
• Главный компонент экзоскелета членистоногих.
• Также хитин образуется в организмах многих других животных — разнообразных червей, кишечнополостных и т. д.

Во всех организмах, вырабатывающих и использующих хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другими полисахаридами, и очень часто ассоциирован с белками. Несмотря на то, что хитин является веществом, очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе, в организмах, образующих целлюлозу (растения, некоторые бактерии) хитин найти не удалось.

Хитин в природе

Как уже было отмечено, хитин – это основной компонент экзоскелета (внешней части скелета) многих членистоногих, таких как насекомые, пауки, ракообразные. Экзоскелеты из этого прочного и твердого вещества защищают чувствительные и мягкие ткани животных, лишенных внутренних скелетов.

Хитин по своей структуре напоминает целлюлозу. И функции у этих двух веществ также похожи. Так как целлюлоза придает прочность растениям, хитин укрепляет ткани животных. Однако эту функцию он выполняет не самостоятельно. Ему на помощь приходят белки, в том числе эластичный резилин. От концентрации тех или иных белков зависит прочность экзоскелета: будет ли он жестким, как панцирь жука, или мягким и гибким, как суставы у крабов. Также хитин может комбинироваться с не белковыми веществами, такими как карбонат кальция. В таком случае образовываются раковины ракообразных.

Животные, которые носят «скелет» на внешней стороне, из-за жесткости брони являются относительно негибкими. Членистоногие могут сгибать конечности или сегменты своего тела только в суставах, где экзоскелет тоньше. Поэтому для них важно, чтобы экзоскелет соответствовал анатомии. Помимо роли жесткой оболочки-панциря, хитин предотвращает высыхание и обезвоживание тел насекомых и членистоногих.

Но животные растут, а значит, время от времени нуждаются в коррекции «размера» брони. Но поскольку хитиновая конструкция не может расти вместе с животными, они сбрасывают старую оболочку и начинают секретировать новый экзоскелет железами эпидермиса. И пока новая броня затвердевает (а на это понадобится немного времени), животные становятся чрезвычайно уязвимыми.

Меж тем, природа панцирями из хитина одарила только мелких животных, более крупных особей фауны подобная броня не защитила бы. Не подошла бы она и наземным беспозвоночным, поскольку со временем хитин толстеет и тяжелеет, а значит, животные не смогли бы двигаться под тяжестью этой защитной брони.

Биологическая роль в организме

Попадая в человеческий организм, хитин, который обладает способностью связывать пищевые липиды, уменьшает активность всасывания жиров в кишечнике. В результате в теле снижается уровень холестерина и триглицеридов. С другой стороны, хитозан способен влиять на метаболизм кальция и ускорять его выведение с мочой. Также это вещество может значительно снизить уровень витамина Е, но положительно повлиять на минеральный состав костной ткани.

В организме хитин-хитозан играет роль антибактериального вещества.

По этой причине он входит в состав некоторых средств для обработки ран. Меж тем, длительный прием хитина может нарушить здоровую микрофлору желудочно-кишечного тракта и активизировать рост патогенной микрофлоры.
Функции хитина и хитозана:

• компонент детского питания;
• полезная пищевая добавка;
• снижает холестерин;
• источник клетчатки;
• способствует размножению бифидобактерий;
• помогает при непереносимости лактозы;
• важен для снижения лишнего веса;
• противоязвенный компонент;
• необходим для прочности костей;
• благотворно влияет на здоровье глаз;
• избавляет от болезней десен;
• противоопухолевый агент;
• компонент косметических средств;
• составляющая многих медицинских средств;
• ароматизатор, консервант;
• применяется для производства текстиля, бумаги;
• средство для обработки семян;
• важен для очищения воды.

Физические свойства[править | править код]

Представляет собой твёрдое бесцветное либо полупрозрачное вещество (жёсткое на ощупь), не растворимое в воде и полярных органических растворителях (этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне), растворяется в растворе хлорида лития в диметилацетамиде (при отсутствии следов воды), в концентрированных растворах некоторых солей (хлорид цинка, тиоцианат лития, соли кальция) и в ионных жидкостях.

Полезные свойства

Многочисленные исследования показали, что хитин и его производные не обладают токсичностью, а значит, могут смело применяться в пищевой и фармацевтической промышленности. Согласно некоторым данным, только в США и Японии БАДы на основе хитина принимает около 2 миллионов человек. И их число только растет. Кстати, японские врачи рекомендуют пациентам принимать хитин как средство против аллергии, высокого давления, артрита.

Помимо этого, известно, что хитин полностью разлагается под воздействием микроорганизмов, а поэтому является экологически чистым веществом.

Биосинтез[править | править код]

Синтез молекулы хитина происходит в хитосомах, где с помощью одного фермента гликозилтрансферазы известной, как хитинсинтетаза (КФ 2.4.1.16) осуществляется перенос остатков N-ацетил-D-глюкозамина из уридиндифосфат-N-ацетил-D-глюкозамина (UDPGlcNAc) на растущую полимерную цепь.

«Саранчу на обед заказывали?»

В пищевую промышленность хитозан «ворвался» в 1990-х годах. Рекламируя новую пищевую добавку, производители повторяли, что она способствует снижению веса и холестерина, предотвращает остеопороз, гипертонию, язву желудка.

Но, понятно, употребление хитина в пищу не началось в конце прошлого века. Этой традиции, как минимум, несколько тысяч лет. Жители Ближнего Востока и Африки с незапамятных времен потребляют саранчу, как полезное и питательное блюдо. Упоминания о насекомых в роли пищи есть на страницах Старого Завета, в записях древнегреческого историка Геродота, в древнеримских анналах, в книгах исламистов и в сказаниях ацтеков.

У некоторых народностей Африки традиционным блюдом считалась сушеная саранча с молоком. На Востоке была традиция преподношения насекомых мужу в качестве наивысшего дара. В Судане лакомством считали термитов, а изюминкой званых ужинов у ацтеков были вареные муравьи.

По поводу подобных гастрономических вкусов ныне существуют разные мнения. Но во многих странах Востока и сейчас продают жареную саранчу, в Мексике готовят кузнечиков и клопов, филиппинцы наслаждаются разными блюдами из сверчков, а в Таиланде туристам охотно предложат специфические лакомства из личинок жуков, сверчков, гусениц и блюда из стрекоз.

Практическое использование[править | править код]

Одно из производных хитина, получаемое из него промышленным способом — хитозан. Сырьём для его получения служат панцири ракообразных (криль, камчатский краб), а также продукты микробиологического синтеза. Проблемами производства продукции из хитина и его практического использования занимается общественная организация «Российское Хитиновое Общество»[5][значимость факта?].

Вследствие отсутствия пищеварительного фермента хитиназы в организме млекопитающих, в том числе и человека, хитин грибов и насекомых не переваривается в желудочно-кишечном тракте, но может быть расщеплён и усвоен некоторыми микроорганизмами микрофлоры кишечника[1][6][7]. При этом, в организме человека имеется не участвующий в пищеварении фермент хитотриозидаза, вырабатываемая макрофагами и принимающая участие в иммунном ответе организма: при лизисе клеточных стенок некоторых патогенных микроорганизмов и в возможном механизме развития некоторых аллергических реакции[8][9][10][11][12]. В частности, фермент обнаруживается в плазме крови при болезнях Гоше и Ниманна — Пика (тип C). Наличие хитиназ у микромицетов, способствует проникновению их через хитиновую клеточную стенку и поражению высших грибов[13].

Кузнечики альтернатива мясу?

К жукопоеданию в современном мире относятся по-разному. Одних бросает в жар только от мысли, что кто-то где-то щелкает вместо семечек тараканов. Другие решаются отведать гастрономической экзотики, путешествуя по миру. А для третьих, кузнечики и вся хитиновая братия служат обычной пищей, которая остается в почете сотни лет.

Этот факт не мог не заинтересовать исследователей. Они принялись изучать, что полезного может получить человек, потребляя насекомых. Как и следовало ожидать, ученые определили, что вся эта «жужжащая экзотика» снабжает человека хитином, что, бесспорно, уже плюс.

Кроме того, в ходе изучений химического состава насекомых оказалось, что в некоторых содержится почти столько протеинов, как в говяжьем мясе. Например, 100 г кузнечиков содержат в себе 20,5 г белка, а это всего на 2 г меньше, чем в говядине. В навозных жуках – около 17 г протеинов, в термитах – 14, а в пчелиных телах есть примерно 13 г белков. И все бы ничего, но собрать 100 г насекомых, гораздо тяжелее, чем купить 100-граммовый кусок мяса.

Как бы там ни было, но в конце XIX века британец Винсент Хольт основал для гурманов некое новое течение и назвал его энтомофагией. Приверженцы этого движения вместо мясоедения или вегетарианства «исповедовали» питание насекомыми. Сторонники такой диеты считали свой рацион, богатый хитином, почти что лечебным. А блюда из своего меню – полезнее и чище, чем продукты из животных.

Как получить из пищи максимум хитина

Креветки принадлежат к списку продуктов с максимальным содержанием хитина. Но если желаете и вправду получить максимум вещества из этого продукта, тогда предпочтение следует отдать не королевским, а более мелким экземплярам. Их панцири легче разжевать, а хитин из них легче усваивается организмом. Если в качестве источника хитина брать рыбу, то готовить ее надо исключительно с чешуей. Ну и не стоит забывать о грибах, из которых можно приготовить десятки блюд. И что самое приятное – не придется жевать ничьи панцири или чешую.

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.

Тест по теме

См. также

• Хитозаназы
• Склеротин
• Муреин
• Кератины

Хитин прочность. Ответы

Харон

Быстрое исцеление. Хитин оказывает прямое влияние на здоровье человека .

Легкий скелет. Наша кость занимает 30-40% веса здорового взрослого человека, не страдающего ожирением.

Потребление калорий должно быть больше, потому что хитин потребляет больше энергии.

Мы были бы более хрупкими, так как кость собирает минералы со временем, чтобы стать сильнее.

Менее возрастные недостатки, потому что кости после определенного возраста начинают терять все минералы, деформироваться, изгибаться и становиться более тонкими.

Скелет был бы более гибким, что означает, что удары будут более физически болезненными, но менее разрушительными и смертельными. Удар в грудь повредит больше, но удар будет почти полностью поглощен грудной клеткой и поверхностью кожи, а не вашими внутренними органами, такими как легкие и сердце. Очевидно, это только в том случае, если хитин поддерживается другими белками, такими как ресилин, иначе он будет таким же твердым и хрупким, как стекло

Незначительные эффекты могут привести к более высокому риску заболевания раком из-за более быстрой регенерации и потери большого количества зубов. Хитин, будучи более гибким, позволил бы зубу легче упасть в случае инцидента. Точно так же, как акулы, мы бы поменяли около 30 000 или более зубов в течение нашей жизни.

Yardbird

Красивая. Большое спасибо за ваше понимание.

Корт Аммон

Стоит отметить: хитин редко появляется в природе в сыром виде. Чаще всего его смешивают с другими материалами, образуя композиты с собственными уникальными свойствами. Например, ракушки представляют собой смесь хитина и карбоната кальция в матрице, которая обладает свойствами обоих материалов.

Пауло Эберманн

Каким образом хитин (или кости) потребляет энергию? Просто для его построения или во время использования?

Харон

Построить его легко с помощью диеты, богатой овощами и грибами, поддерживая ее чуть дороже, потому что хитин более подвержен эрозии, чем кости.

DrBob

Вы можете рассмотреть хитин головоногих, а также хитин членистоногих. Клювы кальмаров невероятно крепкие: scienceblogs.com/notrocketscience/2008/03/27/… Наутилусы укрепляют свои клювы минералами – и могут кусать куски друг друга!

Нормы потребления

Безопасной дозой хитина считается суточная порция, не превышающая 3 г. В противном случае, вместо того, чтобы улучшить моторику возможно нарушение работоспособности желудочно-кишечного тракта.

Меж тем, более активное потребление этого полисахарида позволено людям с лишним весом и повышенным холестерином. Также стоит обратить внимание на максимально позволенные суточные нормы хитина при жировом перерождении печени, нарушенном метаболизме, сахарном диабете и аллергических состояниях. Кроме того, повышенную потребность в хитине ощущают люди с сахарным диабетом, частыми запорами, при интоксикациях, а также после пересадки участков кожи.

Наоборот, не желательно чрезмерно увлекаться грибами и ракообразными людям с дисбактериозом, метеоризмом, гастритом, панкреатитом, воспалениями в органах пищеварения.

Побочные эффекты

Исследования подтверждают, что хитин обладает крайне низким уровнем токсичности. Побочные эффекты возможны у людей с аллергией на моллюсков. Это проявляется, как правило, в форме запоров и метеоризма. Чрезмерное потребление хитозана усложняет работу пищеварительной системы, вплоть до полной блокировки.