В клеточной стенке каких организмов содержится хитин
Далеко не все люди знают, что такое хитин. Немногие помнят еще из уроков биологии сведения об этом элементе. Где он встречается в природе? Зачем нужен организму? Ответы на эти вопросы представлены в статье.
Описание вещества
Хитин – это природное соединение азотсодержащих полисахаридов. В природе встречается в скелетах ракообразных, крыльях насекомых, тканях грибов, а также в стеблях и листьях растений.
Еще недавно хитин считался отходным материалом, ведь он не может растворяться в различных щелочах и в воде. Однако данный элемент имеет большое значение для многих живых существ. Стоит учитывать, что хитин – это вещество, которое входит в состав человеческого тела. Благодаря ему у нас формируются очень крепкие ногти и волосы.
Значение в живой природе
Хитин – это основная часть внешнего скелета у многих членистоногих. Сюда можно отнести ракообразных, пауков и некоторых насекомых. Так как тела таких обитателей нашей планеты лишены внутренних скелетов, что-то должно защищать их внутренние органы от повреждений. Поэтому с уверенностью можно сказать, что хитин выполняет защитную функцию.
Однако данный элемент не существует сам по себе. Он комбинируется с другими веществами, например, с белками, и это позволяет ему быть более твердым, или наоборот, более гибким. В первую очередь хитиновый покров предназначен для защиты внутренних органов. Но кроме этого он также защищает тело от высыхания и обезвоживания.
Недостатком такого панциря является то, что он не может увеличиваться в размерах. Поэтому животное вынуждено сбросить его и ждать до тех пор, пока сформируется новая защитная оболочка. Времени это много не занимает, но представитель фауны в это время становится беззащитным.
Хитин – это вещество, входящее в состав панцирей только мелких животных. Такая оболочка не сможет защитить крупных особей. Она не подойдет и для наземных беспозвоночных обитателей. Со временем наружный скелет начинает тяжелеть и грубеть, а значит, передвигаться в нем становится все труднее.
Роль в человеческом организме
Хитин отвечает за связывание липидов в человеческом организме Это говорит о том, что кишечнику становится работать легче, снижается в организме уровень холестерина и других вредных липидов. Нормализуется пищеварение, улучшается работа желудка. Данный элемент также стимулирует минерализацию костной ткани в человеческом организме. Однако долго его принимать нельзя, так как это может нарушить нормальную работу пищеварительной системы и приведет к размножению в организме патогенной и условно-патогенной флоры.
Хитин является источником клетчатки, а также помогает бороться с лишним весом. С его помощью можно укрепить кости скелета, а также увеличить в организме количество бифидобактерий. При воздействии на кожу хитин обладает противомикробным эффектом, способствует быстрому заживлению ран, ссадин и порезов. Элемент также оказывает положительное влияние на ногти, кожу и волосы. Поэтому входит в состав многих косметических средств и витаминных добавок.
Хитин в грибах
Грибы являются ценным продуктом для человеческого организма. В их составе находится масса полезных веществ, таких как селен, калий, цинк, медь, а также большое количество витаминов группы В. Однако это не все. В состав таких продуктов входит также хитин. Грибы считаются уникальной разновидностью организмов благодаря особой мясистой ткани, которая называется мицелием. Такую структуру и дарит ей входящий в состав мицелия хитин. Неудивительно, что грибы занимают особое место между животными и растениями и выполняют свою уникальную роль для человеческого организма.
Хитин в грибах будет приносить пользу организму только в том случае, если вы употребляете умеренное количество данного продукта.
Не забывайте о том, что этот элемент не усваивается и не всасывается в кишечнике, хоть и налаживает пищеварение. Хитин в клеточной стенке гриба является клетчаткой для человеческого организма. Однако ученые не рекомендуют употреблять грибы очень часто. Их можно включать в рацион питания лишь изредка, не чаще одного раза в неделю. Не рекомендуется есть грибы детям до 7 лет.
Роль в пищеварении
Ученые доказали, что введенный в рацион питания хитин животных положительно сказывается на пищеварительной системе. Это вещество способно бороться с лишним весом, а также снижать артериальное давление. При правильном применении он избавит от язвы желудка и кишечника, обеспечит легкое переваривание пищи. Употребление хитина избавит от запоров, диареи, а также выведет токсины из организма.
Ученые доказали, что употребление в пищу умеренного количества хитина обеспечит увеличение в кишечнике некоторых групп полезных микроорганизмов. Принимая такую биодобавку, вы снижаете риск развития злокачественных образований и полипов.
Употребление в пищу насекомых
Как было сказано выше, хитин состоит из азотсодержащих полисахаридов. Еще с давних времен жители стран Африки и Ближнего Востока употребляли в пищу большое количество насекомых. При этом такое блюдо не считалось десертом, а было полноценным приемом пищи. Об этом свидетельствуют еще древние записи. Например, в некоторых народах употребляли в пищу саранчу с молоком. У других же народов настоящим деликатесом были термиты или вареные муравьи.
Однако и на сегодняшний день вы можете отведать блюда, приготовленные из насекомых. Конечно, ученых заинтересовало поедание насекомых аборигенами, поэтому были проведены различные научные исследований. Было выявлено, что употребление в пищу насекомых очень полезно для здоровья человека. Во-первых, в состав клеточных оболочек насекомых входит хитин, что уже является несомненным плюсом. Однако это далеко не все. Например, в теле кузнечика содержится практически столько же протеина, сколько и в говяжьем мясе. Именно поэтому насекомые считаются полноценными питательными пищевыми продуктами.
Дефицит хитина
Целлюлоза, хитин – это схожие по своему составу и функциям вещества. Однако первое из них входит в состав растительных клеток, а второе в состав клеточной стенки членистоногих.
Первое, на что стоит обратить внимание – это повышенный уровень холестерина в организме. Еще одним симптомом, свидетельствующим о дефиците хитина, является неправильная работа почек. Однако это далеко не все признаки. Очень часто люди, имеющие нехватку данного элемента, страдают пониженным аппетитом, слабостью, неправильной работой кишечника, зашлакованностью организма, частыми аллергическими реакциями, болями в суставах и ожирением.
Если вы заметили перечисленные выше симптомы, обязательно обратитесь к врачу. Если доктор установит дефицит хитина, он подберет вам правильный рацион питания, а также включит в него поливитаминные комплексы.
Сфера использования
Хитин очень активно используется во многих сферах человеческой жизни. Например, с его помощью изготавливают крепкие и надежные хирургические нити. Также он способен быстро поглощать жидкости, поэтому его используют для изготовления различных губок и тампонов. Не стоит забывать о том, что хитин обладает антибактериальными свойствами. Поэтому его можно применять для изготовления различных перевязочных материалов.
Кроме этого, хитин нашел свое применение в косметологии, при изготовлении кормов для животных, а также в сельском хозяйстве и микробиологии.
Источник
Все знают о целлюлозе: по общему объему органической массы этот полисахарид занимает первое место на Земле. И все знают, насколько важен этот углевод для промышленности. А вот о полисахариде, который стоит на втором месте по своей массе и не менее полезен человеку, — хитине — помнят разве что любители биологии. Вещество является основным компонентом экзоскелета (панцирь и клешни) членистоногих и некоторых беспозвоночных, а также входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. О невероятных свойствах хитина и их применении в медицине, пищевой промышленности и радиационной защите говорили на совместной научной сессии Российского хитинового общества и кафедры технологии мясных, рыбных продуктов и консервирования холодом Университета ИТМО.
Источник: www.gorilao.com.br
В природе хитин выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая прочность ракообразных, грибов и бактерий. В этом он похож на целлюлозу, которая является опорным материалом клеточной стенки растений. Но хитин является более реакционноспособным, говорится в материалах Российского хитинового общества. При нагревании и обработке концентрированной щелочью он превращается в хитозан. Этот полимер может растворяться в растворах разбавленных кислот, а также связываться и реагировать с другими химическими веществами. Таким образом, иногда химики называют хитозан «конструктором», с помощью которого можно создавать различные полимеры. Чтобы получить хитин в чистом виде, из содержащих его органических веществ удаляют белок, кальций и другие минералы, переводя их в растворимую форму. В результате получается хитиновая крошка.
«Для получения хитина используются ракообразные, грибы и насекомые. К слову, это вещество было впервые обнаружено в шампиньонах. Применение хитина и производного от него хитозана только расширяется. Полисахарид входит в состав пищевых добавок, лекарств, противоожоговых препаратов, растворимых хирургических нитей, используется в противорадиационных целях и во многих других. Хитозан — это полезная вещь, которая требует дальнейшего изучения», — прокомментировал президент Российского хитинового общества, доктор химических наук Валерий Варламов
Хитин в медицине
Благодаря тому, что хитозан отлично реагирует с другими химическими веществами, на цепочку полимера можно «навешивать», например, лекарства и рецепторы. Таким образом, действующее вещество будет высвобождаться только там, где оно нужно, не подвергая токсикозу весь организм. Более того, хитозан сам по себе совершенно не токсичен для живых существ, подчеркнул профессор Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности Алексей Албулов.
Университет ИТМО. Алексей Албулов
Хитозан также используется в качестве БАДа. Например, его низкомолекулярная фракция непосредственно всасывается в кровь и работает на уровне иммунной системы. Среднемолекулярная фракция является антибактериальным компонентом, который подавляет развитие патогенной микрофлоры в кишечнике. Кроме того, она способствует образованию пленки на слизистых оболочках кишечника, которая защищает их от воспаления. При этом пленка быстро растворяется, что важно для применения в медицине. Высокомолекулярная фракция хитозана служит в качестве сорбента для токсинов, которые есть в желудочно-кишечном тракте.
«Мы знаем много сорбентов, которые также обладают вредными для человека свойствами — они всасываются, откладываются в мышцах и костях. Хитозан лишен всех этих побочных эффектов. Более того, он может сорбировать экстракты трав, которые в связке с ним долго не теряют своих полезных свойств, и использоваться в качестве БАДа. Также хитозан используется в гелевой форме для лечения заболеваний полости рта или ожогов», — добавил Алексей Албулов.
Кроме того, хитозан обладает противоопухолевым эффектом, поэтому может применяться для профилактики рака, подчеркнула ученый секретарь Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН Ирина Мысякина. Вещество снижает уровень холестерина, так как связывает пищевые липиды и препятствует всасыванию жиров из кишечника. Также ведутся исследования применения хитозана в качестве медицинских имплантов.
Университет ИТМО. Научная сессия Российского хитинового общества
Хитин и генная терапия
Генная терапия сейчас активно развивается. С помощью научного метода можно устранить активность того или иного «вредного» гена или вставить вместо него другой. Но для того, чтобы это сделать, необходимо каким-то образом доставлять «нужную» генную информацию в клетку. Раньше для этого использовались вирусы, однако у этой системы есть множество недостатков: канцерогенность и дороговизна в первую очередь подчеркнул сотрудник Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Андрей Критченков. Но с помощью хитозана можно доставлять необходимую генную информацию в клетку без вредных последствий и относительно дешево.
«Невирусные векторы для доставки РНК можно буквально музыкально настраивать с помощью химических модификаций. Хитозан — более эффективный вектор, чем липосомы или катионные полимеры, потому что он лучше связывается с ДНК. Кроме того, такие системы нетоксичны, и их можно получать при комнатной температуре», — рассказал ученый.
Хитин в пищевой промышленности
Способность хитозана к абсорбированию используется в пивоварении для удаления осадка. Так называемые помутнения в напитке образуются из-за компонентов сырья и вспомогательных материалов в виде белков, углеводов, живых клеток и оксалатов. Чтобы удалять живые клетки, на этапе осветления продукта используется хитозан, привела пример профессор кафедры пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья Университета ИТМО Татьяна Меледина.
Об использовании хитозана для сохранения свежести сырого мяса рассказал доцент кафедры Денис Бараненко. Для этого пленка из хитозана в составе с другими веществами (крахмал, клетчатка или желатин) была нанесена на продукт, чтобы предотвратить потерю влаги. Дело в том, что понижение активности воды на поверхности продукта увеличивает время его хранения. Кроме того, хитозановая пленка понижает скорость распространения микробов в сыром мясе, подавляет появление бактерии золотистого стафилококка.
Университет ИТМО. Денис Бараненко
«Обычно свежее мясо хранится не более двух дней. В результате экспериментов с хитозаном нам удалось повысить продолжительность хранения в полтора-два раза. В некоторых случаях срок доходил и до двух недель. Кроме того, с точки зрения потребительских свойств, пленка из хитозана — идеальная упаковка, так как ее практически не видно», — сказал Денис Бараненко.
Хитозан в пищевой индустрии также применяется для свертывания сывороточных белков в молочной промышленности, для производства йодированных продуктов питания на основе создания комплексов «йод-хитозан» и для других целей.
На научной сессии также были представлены возможности Университета ИТМО по разработкам и исследованиям в области применения хитозана.
Источник
На картинке — майский жук (Melolontha), летящий куда-то по своим делам, расправив жесткие надкрылья. Сейчас эти жуки как раз вылупляются из зимовавших в почве куколок, прорывают ход наружу и отправляются на поиски партнеров. Майские жуки — отличные летуны, а когда их крылья сложены, они скрыты и надежно защищены, как панцирем, надкрыльями из прочного и гибкого хитина. Об этом удивительном веществе, важном для грибов и для членистоногих, а также о том, в каких областях человек применяет хитин и продукты его превращения, и пойдет речь в сегодняшннй картинке дня.
Хитин — а вовсе не целлюлоза — является самым распространенным органическим веществом в природе. Ежегодно в биосфере производится и разлагается около 10 миллиардов тон хитина. Любой, кто любит выходить на «тихую охоту» летом, сталкивается с хитином в разных формах: именно он, находясь в клеточных стенках плодовых тел грибов, придает им прочность и жесткость. Он же образует экзоскелеты членистоногих — и тех, кто сами не прочь подкрепиться плодовыми телами грибов, и тех, кто предпочитает попить кровь из грибника. Также хитин образует скелеты водных членистоногих, которых мы принимаем в пищу, — раков, крабов, креветок и омаров.
Природный полимер хитин — поли-N-ацетил-D-глюкозо-2-амин, образованный остатками N-ацетилглюкозамина, связанными между собой β-(1→4)-гликозидными связями, — в чистом виде представляет собой прозрачное и гибкое вещество, которое, очевидно, не может служить защитой. Однако в природе хитин чаще всего встречается в виде композитного материала, свойства которого отличаются от свойств самого полимера. Так, например, в панцирях ракообразных хитин армирован карбонатом кальция — это и делает хитин прочнее, и понижает хрупкость неорганического материала. Хитин, образующий экзоскелеты насекомых, связан с прочным белком склеротином (см. Sclerotin) и пигментами.
Хитин в 1811 году открыл Анри Браконно, занимавший в ту пору должность директора Ботанического сада Академии наук во французском городе Нанси. Браконно выделил компонент плодового тела грибов, который не растворялся в серной кислоте, и назвал этот компонент «фунгином». Спустя двенадцать лет, в 1823 году, вещество получило привычное нам название «хитин». Его предложил для вещества, выделенного из надкрыльев жуков, другой французский химик — Огюст Одье (Auguste Odier). Название «хитин» происходит от греческого слова хитон — «одежда», «оболочка» (как и целый класс панцирных моллюсков).
В ХХ веке химики начали искать потенциальные возможности применения хитина и обнаружили, что он обладает целым рядом полезных свойств. Хитин нетоксичен, он биоразлагаем, что делает его менее опасным для окружающей среды по сравнению с синтетическими полимерами — полиэтиленом и полиэтилентерефталатом. Хитин обладает также и противомикробными свойствами, тем самым обеспечивая плодовые тела грибов и панцири членистоногих не только механической, но и антибактериальной защитой.
Интерес к промышленному применению хитина начался в конце 1930-х — начале 1940-х годов, однако потребовались десятки лет, чтобы хитин смог составить достойную конкуренцию синтетическим полимерам. Крупномасштабное производство хитина началось в 1970-х годах, когда во многих странах законодательно были введены ограничения на сброс хитинсодержащих отходов производства морепродуктов в прибрежные воды. Хитин легко выделить из несъедобных панцирей крабов, омаров и креветок, обрабатывая этот биологический материал растворителями, а выделение хитина с его дальнейшим использованием — вполне экономически выгодный и реальный способ ликвидации десятков тонн отходов. Хитин применяется во многих областях: его добавляют в косметические крема и пудры, он является одним из наиболее популярных материалов для изготовления хирургических нитей, поскольку шовный медицинский материал из волокон хитина со временем разрушается и хирургам нет необходимости снимать швы.
Наряду с хитином применяются его производные, наиболее полезным из которых является хитозан, который можно выделять непосредственно из сырого материала — панцирей ракообразных — в результате обработки гидроксидом натрия. Свойства хитозана похожи на свойства хитина, но хитозан обладает более высокой растворимостью в воде. Это производное хитина применяют для создания антибактериального перевязочного материала в медицине, как защитное покрытие для предназначенных к посадке семян растений и даже как добавку, замедляющую скисание вина. В последнее время хитозан рекламируется как пищевая добавка, связывающая жиры в пищеварительной системе и способствующая похудению, однако эти свойства нельзя считать доказанными. Так что, если кто-то пытается похудеть, принимая с пищей хитозан и ни делая ничего другого для сбрасывания веса, вряд ли стоит ожидать желаемого результата. Но даже если не принимать во внимание это последнее, прямо скажем сомнительное, применение, рынок хитина растет с каждым годом — в 2015 году он составлял 63 миллиарда долларов США. Что неплохо для вещества, которое извлекают из отходов пищевой промышленности.
Фото с сайта wikidor.ru.
Аркадий Курамшин
Источник