אילו פחמימות מהוות השלד החיצוני של חרק?

פרוקי רגליים (חרקים וסרטנים) ידועים בכיסוי החיצוני הקשה שלהם, או שלד חיצוני. השלד החיצוני מאפשר תנועת מפרקים בזמן שהוא מכסה רקמות רכות בתוך גופו של פרוקי רגל.

החומר המבני העיקרי בכמה שלדים חיצוניים הוא מורכב פַּחמֵימָה שקוראים לו כיטין.

כיטין הוא תרכובת אורגנית שהתגלה על ידי אנרי ברקונוט, כימאי, בשנת 1811. זה מקבל את שמו מהמילה היוונית צ'יטון, שהייתה המילה ל"דואר "(כמו ב"שריון"). הוא קיים בבעלי שלד חיצוני כמו חרקים וסרטנים, אך גם בפטריות קירות התא. כיטין מספק מבנה מסגרת לבעלי חיים אלה כדי להגן על איבריהם הפנימיים ושריריהם.

כיטין הוא פחמימה מורכבת, הנפוצה ביותר פולימר אמינו-סוכרי בטבע. זה השני רק תאית כמו הרב-סוכר הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ. מבנהו די דומה לתאית, אך יש לו יחידות מונומר גלוקוז שונות.

השם הכימי של כיטין הוא פולי (β- (1-4) -N-acetyl-D-glucosamine. ניתן להמיר כיטין לנגזרת הנקראת כיטוסאן באמצעות אנזימים או deacetylation. צ'יטוסאן מסיס במים יותר מכיטין, והוא משמש לעתים קרובות בתחבושות, ציפוי זרעים וייצור יין.

כיטין הוא חומר שקוף וגמיש, ובאורגניזמים מסוימים כמו סרטנים ניתן לשלב אותו עם סידן פחמתי כדי להפוך אותו לחזק עוד יותר. כיטין יכול להיות מושפל בטבע על ידי

צ'יטין מספק את חומר מבני עיקרי בכמה שלדים חיצוניים. מסגרת זו נוקשה ומכסה את הרקמות הרכות שמתחתיה. זה גם מספק לשרירים חומר למשוך.

מעטפת המגן של כיטין מעניקה לבעלי שלד חיצוני יתרון מכיוון שהוא פועל כמעין שריון. השלדים החיצוניים עשויים מפרקים המאפשרים מנוף טוב יותר לבעלי חיים להזיז את איבריהם.

מינוף טוב יותר זה הופך את בעלי החיים לחזקים יחסית לגודלם מאשר בעלי חיים ללא ארכיטקטורת מסגרת חיצונית של כיטין. כיטין ניתן למצוא גם במנדבליות של כמה אורגניזמים, כגון חלזונות.

עם הגדלת הגודל, שלד חיצוני של כיטין יהפוך לבלתי מעשי עבור בעל חיים, מה שהופך אותו לכבד מדי להסתובב בו. זו הסיבה שפרוקי רגליים נוטים להיות זעירים בהשוואה לחולייתנים גדולים.

חסרון מובהק נוסף קורה כאשר חיות שלד חיצוני משילות או ממיסות את מעטפת החיטין שלהן כשהן גדלות. בין בקיעת האף יכולות להיות שישה נמס חֶרֶק וכשהוא הופך למבוגר.

כאשר זה קורה, נשימה מונעת מכיוון שרירית הקנה של החיה יוצאת יחד עם השלד החיצוני שלה. זה מסכן חרקים, והמצב מחמיר עם עליית טמפרטורות.

בנוסף להיותו החומר המבני העיקרי בכמה שלדים חיצוניים, כיטין הוכיח את עצמו כמועיל במספר חומרים מעשה ידי אדם. הננוטכנולוגיה השתמשה בכיטין ובכיטוסאן לייצור פיגומי פולימר.

נעשה שימוש גם בתרכובות מבוססות כיטין וכיטין יישומים ביו-רפואיים. מבנה המסגרת שהכיטין והציטוזן מספקים הופכים אותו לאין ערוך להכנת פיגומים מרוכבים לריפוי פצעים וקרישת דם. זה נובע מה- מיקרו פיברילים גבישי בתוך כיטין שהופכים אותו ליציב כל כך עבור שלדים חיצוניים ודפנות התא של פטריות.

תרכובות מבוססות כיטין משמשות גם למסירת תרופות, ליגנדים לזיהוי ביולוגי לאבחון סרטן, לרפואת עיניים, חומרי עזר לחיסונים וגידולי לחימה.

כיטין וכיטוזן אינם רעילים, תואמים ביולוגיים, מיקרוביאליים ומתכלים ביולוגית. יש להם שלמות מבנית רבה, הם נקבוביים מאוד ויכולים להתדרדר בקצב צפוי. ממיסים יכולים לחלץ כיטין סרטנים קליפות לשימוש בחומרים אחרים.

הפחמימה השנייה בשכיחותה בכדור הארץ מספקת מבנה ותפקוד לאורגניזמים בעולם הטבע, כמו גם לטכנולוגיה מודרנית.

התקדמות עתידית המבוססת על יציבות וגמישות הכיטין אמורה לספק חקלאות, ביוטכנולוגיה, ננו-רפואה ותחומים אחרים עם מרכיב רב עוצמה המסייע לאנושות.