Posmkāji (kukaiņi un vēžveidīgie) ir pazīstami ar cieto ārējo pārklājumu vai eksoskelets. Eksoskelets ļauj kustēties locītavās, kamēr tas aptver mīkstos audus posmkāju ķermenī.
Dažu ārējo skeletu galvenais strukturālais materiāls ir komplekss ogļhidrāti sauca hitīns.
Kas ir hitīns?
Chitīns ir organisks savienojums, kuru 1811. gadā atklāja ķīmiķis Anrī Brakonnots. Tas ir nosaukts no grieķu vārda hitons, kas bija vārds "pasts" (tāpat kā "bruņas"). Tas ir sastopams eksoskeleta dzīvniekiem, piemēram, kukaiņiem un vēžveidīgajiem, bet arī sēnītēs šūnu sienas. Chitin nodrošina rāmja struktūru šiem dzīvniekiem, lai aizsargātu viņu iekšējos orgānus un muskuļus.
Chitīns ir sarežģīts ogļhidrāts, visizplatītākais aminopolisaharīda polimērs dabā. Tā ir otrā vietā pēc celulozes kā visplašākais polisaharīds uz Zemes. Tās struktūra ir diezgan līdzīga celulozei, taču tai ir dažādas glikozes monomēru vienības.
Hitīna ķīmiskais nosaukums ir poli (β- (1-4) -N-acetil-D-glikozamīns. Hitīnu var pārveidot par atvasinājumu, ko sauc
hitozāns izmantojot fermentus vai deacetilēšanu. Hitozāns ir vairāk ūdenī šķīstošs nekā hitīns, un to bieži izmanto pārsējos, sēklu pārklājumos un vīndarībā.Chitīns ir caurspīdīgs, elastīgs materiāls, un dažos organismos, piemēram, vēžveidīgajos, to var kombinēt ar kalcija karbonātu, lai padarītu to vēl spēcīgāku. Čitīnu dabā var noārdīt baktērijas.
Kitīna priekšrocības eksoskeletona dzīvniekiem
Kitīns nodrošina galvenais strukturālais materiāls dažos ārējos skeletos. Šī sistēma ir stingra un aptver mīkstos audus zem tā. Tas arī nodrošina muskuļus ar materiālu, kas jāvelk.
Hitīna aizsarg apvalks dod priekšrocības eksoskeleta dzīvniekiem, jo tas darbojas kā sava veida bruņas. Eksoskeleti ir izgatavoti no locītavām, kas ļauj dzīvniekiem labāk izmantot kustību ekstremitātēs.
Šī labākā svira padara dzīvniekus spēcīgākus attiecībā pret to lielumu nekā dzīvnieki, kuriem nav ārējā rāmja hitīna. Chitīnu var atrast arī dažu organismu, piemēram, gliemežu, apakšžokļos.
Hitīna trūkumi eksoskeletona dzīvniekiem
Palielinoties izmēram, hitīna eksoskelets dzīvniekam kļūtu nepraktisks, padarot to pārāk smagu, lai pārvietotos. Tāpēc posmkāji parasti ir mazi, salīdzinot ar lieliem mugurkaulniekiem.
Vēl viens izteikts trūkums rodas, kad eksoskeleta dzīvnieki, augot, izmet vai izkausē hitīna apvalku. Starp izšķilšanos var būt pat seši molti kukainis un kad tā kļūst pilngadīga.
Kad tas notiek, elpošana tiek kavēta, jo dzīvnieka traheola oderējums iznāk kopā ar tā eksoskeletu. Tas apdraud kukaiņus, un, paaugstinoties temperatūrai, situācija pasliktinās.
Romāns lieto ķitīnu
Papildus tam, ka hitīns ir galvenais strukturālais materiāls dažos ārējos skeletos, tas ir izrādījies noderīgs daudzos cilvēka izgatavotos materiālos. Nanotehnoloģija ir izmantojusi hitīnu un hitozānu polimēru sastatnes.
Ir izmantoti arī hitīns un savienojumi, kuru pamatā ir hitīns biomedicīnas lietojumi. Rāmja struktūra, ko nodrošina hitīns un hitozāns, padara to par nenovērtējamu saliktu sastatņu izgatavošanai brūču sadzīšanai un asins sarecēšanai. Tas ir saistīts ar kristāliskas mikrofibrilas hitīnā, kas padara to tik stabilu eksoskeletoniem un sēnīšu šūnu sienām.
Ķitīna bāzes savienojumus izmanto arī zāļu piegādei, bioloģiskās atpazīšanas ligandus vēža diagnostikai, oftalmoloģijai, vakcīnu palīgvielām un cīņai pret audzējiem.
Hitīns un hitozāns ir netoksiski, bioloģiski saderīgi, mikrobi un bioloģiski noārdāmi. Viņiem ir liela strukturālā integritāte, tie ir ļoti poraini un var noārdīties paredzamā ātrumā. Šķīdinātāji var iegūt hitīnu no vēžveidīgais čaumalas izmantošanai citos materiālos.
Jaunās tehnoloģijas
Otrs bagātākais ogļhidrātu daudzums uz Zemes nodrošina organismu struktūru un funkcijas dabiskajā pasaulē, kā arī modernās tehnoloģijas.
Turpmākajiem sasniegumiem, kuru pamatā ir hitīna stabilitāte un elastība, būtu jānodrošina lauksaimniecība, biotehnoloģija, nanomedicīna un citas jomas ar spēcīgu sastāvdaļu cilvēcei.
