Членестоногите (насекоми и ракообразни) са известни със своето твърдо покритие отвън, или екзоскелет. Екзоскелетът позволява движение на ставите, докато покрива меките тъкани в тялото на членестоногите.
Основният структурен материал в някои външни скелети е сложен въглехидрати Наречен хитин.
Какво е хитин?
Хитинът е органично съединение, открито от Henri Braconnot, химик, през 1811г. Името си получава от гръцката дума хитон, което беше думата за „поща“ (както в „броня“). Той присъства в екзоскелетни животни като насекоми и ракообразни, но също така и в гъбички клетъчни стени. Хитинът осигурява рамкова структура за тези животни, за да защити техните вътрешни органи и мускули.
Хитинът е сложен въглехидрат, най-разпространен аминополизахариден полимер в природата. Той е на второ място след целулозата като най-разпространеният полизахарид на Земята. Структурата му е доста подобна на целулозата, но има различни глюкозни мономерни единици.
Химичното наименование на хитина е поли (β- (1-4) -N-ацетил-D-глюкозамин. Хитинът може да се превърне в производното т.нар
Хитинът е прозрачен, гъвкав материал и при някои организми като ракообразни може да се комбинира с калциев карбонат, за да стане още по-силен. Хитинът може да се разгради в природата чрез бактерии.
Предимствата на хитина за екзоскелетните животни
Хитинът осигурява основен структурен материал в някои външни скелети. Тази рамка е твърда и покрива меките тъкани отдолу. Той също така осигурява на мускулите материал за изтегляне.
Защитната обвивка от хитин дава предимство на екзоскелетните животни, тъй като работи като вид броня. Екзоскелетите са направени от стави, които позволяват на животните да използват по-добро движение на крайниците си.
Този по-добър лост прави животните по-силни спрямо размера си от животните без външна рамкова архитектура от хитин. Хитинът може да се намери и в мандибулите на някои организми, като охлюви.
Недостатъците на хитина за екзоскелетните животни
С увеличаване на размера, хитиновият екзоскелет би станал непрактичен за животно, което го прави твърде тежък за придвижване. Ето защо членестоногите са склонни да бъдат малки в сравнение с големите гръбначни животни.
Друг очевиден недостатък се случва, когато екзоскелетните животни хвърлят или преливат хитиновата си обвивка, докато растат. Може да има до шест молти между излюпването на насекомо и когато стане възрастен.
Когато това се случи, дишането е затруднено, защото лигавицата на трахеола на животното излиза заедно с неговия екзоскелет. Това излага насекомите на риск и ситуацията се влошава с повишени температури.
Романи за хитин
Освен че е основният структурен материал в някои външни скелети, хитинът се оказа полезен в многобройни изкуствени материали. Нанотехнологиите са използвали хитин и хитозан за направата полимерни скелета.
Хитин и съединения на основата на хитин също са били използвани за биомедицински приложения. Структурата на рамката, която хитинът и хитозанът осигуряват, го прави безценен за изработване на композитни скелета за заздравяване на рани и съсирване на кръвта. Това се дължи на кристални микрофибрили в рамките на хитина, които го правят толкова стабилен за екзоскелети и клетъчни стени на гъбички.
Съединенията на основата на хитин се използват и за доставка на лекарства, лиганди за биологично разпознаване за диагностика на рак, офталмология, ваксинални адюванти и борба с тумори.
Хитинът и хитозанът са нетоксични, биосъвместими, микробни и биоразградими. Те имат голяма структурна цялост, силно порести са и могат да се разградят с предвидима скорост. Разтворителите могат да извлекат хитин от ракообразни черупки за използване в други материали.
Нововъзникващи технологии
Вторият най-разпространен въглехидрат на Земята осигурява структура и функция на организмите в естествения свят, както и съвременни технологии.
Бъдещи постижения, основани на стабилността и гъвкавостта на хитина, трябва да осигурят земеделие, биотехнология, наномедицина и други области с мощен компонент в помощ на човечеството.