Artropodele (insecte și crustacee) sunt cunoscute pentru acoperirea lor dură în exterior sau exoschelet. Exoscheletul permite mișcarea articulațiilor în timp ce acoperă țesuturile moi din corpul unui artropod.
Principalul material structural din unele schelete externe este un complex glucide numit chitină.
Ce este chitina?
Chitina este un compus organic care a fost descoperit de Henri Braconnot, chimist, în 1811. Își primește numele din cuvântul grecesc chiton, care a fost cuvântul pentru „poștă” (ca în „armură”). Este prezent la animalele din exoschelet precum insectele și crustaceele, dar și la ciuperci pereții celulari. Chitina oferă o structură de cadru pentru aceste animale pentru a-și proteja organele interne și mușchii.
Chitina este un carbohidrat complex, cel mai răspândit polimer aminopolizaharidic în natură. Este a doua doar după celuloză ca cea mai abundentă polizaharidă de pe Pământ. Structura sa este destul de asemănătoare cu celuloza, dar are diferite unități de monomer de glucoză.
Denumirea chimică a chitinei este poli (β- (1-4) -N-acetil-D-glucozamină. Chitina poate fi convertită în derivatul numit chitosan folosind enzime sau deacetilare. Chitosanul este mai solubil în apă decât chitina și este adesea utilizat în bandaje, acoperiri de semințe și vinificație.
Chitina este un material transparent, flexibil, iar în unele organisme, cum ar fi crustaceele, poate fi combinată cu carbonat de calciu pentru ao face și mai puternică. Chitina poate fi degradată în natură prin bacterii.
Avantajele chitinei pentru animalele din exoschelet
Chitina oferă principalul material structural în unele schelete externe. Acest cadru este rigid și acoperă țesuturile moi de dedesubt. De asemenea, oferă mușchilor un material de tras.
Coaja de protecție a chitinei oferă animalelor din exoschelet un avantaj, deoarece funcționează ca un fel de armură. Exoscheletele sunt formate din articulații care permit pârghiei mai bune animalelor să își miște membrele.
Această pârghie mai bună face animalele mai puternice în raport cu dimensiunea lor decât animalele fără arhitectură de cadru exterior a chitinei. Chitina poate fi găsită și în mandibule ale unor organisme, cum ar fi melcii.
Dezavantajele chitinei pentru animalele din exoschelet
Odată cu creșterea dimensiunii, un exoschelet de chitină ar deveni impracticabil pentru un animal, făcându-l prea greu pentru a se deplasa. Acesta este motivul pentru care artropodele tind să fie mici în comparație cu vertebratele mari.
Un alt dezavantaj distinct se întâmplă atunci când animalele din exoschelet își vărsă sau își mută coaja de chitină pe măsură ce cresc. Pot exista până la șase mutări între clocirea unui insectă iar când devine adult.
Când se întâmplă acest lucru, respirația este împiedicată, deoarece căptușeala traheolului animalului iese împreună cu exoscheletul său. Acest lucru pune în pericol insectele, iar situația se înrăutățește odată cu creșterea temperaturilor.
Noi utilizări pentru chitină
Pe lângă faptul că este principalul material structural din unele schelete externe, chitina sa dovedit a fi utilă în numeroase materiale create de om. Nanotehnologia a folosit chitina și chitosanul pentru a produce schele polimerice.
Chitina și compușii pe bază de chitină au fost de asemenea utilizați pentru aplicații biomedicale. Structura cadrului pe care o asigură chitina și chitosanul o fac de neprețuit pentru realizarea schelelor compozite pentru vindecarea rănilor și coagularea sângelui. Acest lucru se datorează microfibrile cristaline în chitină care o fac atât de stabilă pentru exoscheletele și pereții celulari ai ciupercilor.
Compușii pe bază de chitină sunt utilizați, de asemenea, pentru administrarea medicamentelor, liganzi de recunoaștere biologică pentru diagnosticul cancerului, oftalmologie, adjuvanți pentru vaccin și combaterea tumorilor.
Chitina și chitosanul sunt netoxice, biocompatibile, microbiene și biodegradabile. Au o mare integritate structurală, sunt extrem de poroși și se pot degrada într-un ritm previzibil. Solvenții pot extrage chitina din crustaceu cochilii pentru utilizare în alte materiale.
Tehnologie emergentă
Al doilea cel mai abundent carbohidrat de pe Pământ oferă structură și funcție organismelor din lumea naturală, precum și tehnologie modernă.
Progresele viitoare bazate pe stabilitatea și flexibilitatea chitinei ar trebui să asigure agricultura, biotehnologie, nanomedicina și alte domenii cu o componentă puternică pentru a ajuta umanitatea.