Jakie węglowodany tworzą egzoszkielet owada?

Stawonogi (owady i skorupiaki) znane są z twardego pokrycia zewnętrznego lub egzoszkielet. Egzoszkielet pozwala na ruch stawów, podczas gdy zakrywa miękkie tkanki wewnątrz ciała stawonoga.

Głównym materiałem konstrukcyjnym w niektórych szkieletach zewnętrznych jest kompleks węglowodan nazywa chityna.

Chityna to związek organiczny odkryty przez chemika Henri Braconnota w 1811 roku. Nazwa pochodzi od greckiego słowa chiton, co było słowem oznaczającym „pocztę” (jak w „zbroi”). Występuje w organizmach egzoszkieletowych, takich jak owady i skorupiaki, ale także w grzybach ściany komórkowe. Chityna zapewnia tym zwierzętom strukturę ramową, która chroni ich organy wewnętrzne i mięśnie.

Chityna jest węglowodanem złożonym, najbardziej rozpowszechnionym polimer aminopolisacharydowy w naturze. Jest drugim po celulozie, ponieważ najobficiej występujący polisacharyd na Ziemi. Jego struktura jest dość podobna do celulozy, ale ma inne jednostki monomeru glukozy.

Chemiczna nazwa chityny to poli(β-(1-4)-N-acetylo-D-glukozamina. Chitynę można przekształcić w pochodną o nazwie

Chityna jest przezroczystym, elastycznym materiałem, a w przypadku niektórych organizmów, takich jak skorupiaki, można ją łączyć z węglanem wapnia, aby była jeszcze silniejsza. Chityna może być degradowana w naturze przez bakteria.

Chityna zapewnia główny materiał konstrukcyjny w niektórych szkieletach zewnętrznych. Rama ta jest sztywna i zakrywa tkanki miękkie pod spodem. Zapewnia również mięśniom materiał do ciągnięcia.

Powłoka ochronna z chityny daje zwierzętom egzoszkieletowym przewagę, ponieważ działa jak rodzaj zbroi. Egzoszkielety są zbudowane ze stawów, które umożliwiają zwierzętom lepsze wykorzystanie dźwigni do poruszania kończynami.

Ta lepsza dźwignia sprawia, że ​​zwierzęta są silniejsze w stosunku do swoich rozmiarów niż zwierzęta bez zewnętrznej struktury chityny. Chitynę można również znaleźć w żuchwach niektórych organizmów, takich jak ślimaki.

Wraz ze wzrostem rozmiarów chitynowy egzoszkielet stałby się niepraktyczny dla zwierzęcia, przez co byłby zbyt ciężki, aby się poruszać. Dlatego stawonogi wydają się być malutkie w porównaniu z dużymi kręgowcami.

Inna wyraźna wada pojawia się, gdy zwierzęta egzoszkieletowe zrzucają lub linieją skorupę chitynową w miarę wzrostu. Między wylęgiem a owad i kiedy dorośnie.

Kiedy to nastąpi, oddychanie jest utrudnione, ponieważ wyściółka tchawicy zwierzęcia wychodzi wraz z egzoszkieletem. Naraża to owady na ryzyko, a sytuacja pogarsza się wraz ze wzrostem temperatury.

Oprócz tego, że jest głównym materiałem strukturalnym niektórych szkieletów zewnętrznych, chityna okazała się być użyteczna w wielu materiałach wytworzonych przez człowieka. Do produkcji nanotechnologii użyto chityny i chitozanu rusztowania polimerowe.

Chityna i związki na bazie chityny zostały również wykorzystane do zastosowania biomedyczne. Struktura ramy, którą zapewniają chityna i chitozan, sprawia, że ​​jest nieoceniony w tworzeniu rusztowań kompozytowych do gojenia ran i krzepnięcia krwi. Wynika to z krystaliczne mikrofibryle w chityny, które czynią ją tak stabilną dla egzoszkieletów i ścian komórkowych grzybów.

Związki na bazie chityny są również wykorzystywane do dostarczania leków, ligandów rozpoznawania biologicznego do diagnozowania raka, okulistyki, adiuwantów szczepionek i zwalczania nowotworów.

Chityna i chitozan są nietoksyczne, biokompatybilne, mikrobiologiczne i biodegradowalne. Mają doskonałą integralność strukturalną, są bardzo porowate i mogą ulegać degradacji w przewidywalnym tempie. Rozpuszczalniki mogą wydobywać chitynę z skorupiak skorupy do użytku w innych materiałach.

Drugi pod względem obfitości węglowodan na Ziemi zapewnia strukturę i funkcje organizmom w świecie przyrody, a także nowoczesną technologię.

Przyszłe postępy oparte na stabilności i elastyczności chityny powinny zapewnić rolnictwu, biotechnologia, nanomedycyna i inne dziedziny z potężnym komponentem pomagającym ludzkości.