Определение за хитин

Хитинът е голям структурен полизахарид, направен от вериги от модифицирана глюкоза. Хитинът се намира в екзоскелетите на насекомите, клетъчните стени на гъбите и някои твърди структури при безгръбначни и риби. По изобилие хитинът е на второ място след целулозата. В биосферата над 1 милиард тона хитин се синтезират всяка година от организми. Тази изключително гъвкава молекула може сама да образува твърди структури, както в крилата на насекомите, или може да се комбинира с други компоненти като калциев карбонат, за да направи още по-силни вещества като черупката на мида.

Подобно на целулозата, нито едно гръбначно животно не може да смила самостоятелно хитина. Животните, които се хранят с диети с насекоми, често имат симбиотични бактерии и протозои, които могат да разградят влакнестия хитин до глюкозните молекули, които го съставят. Тъй като обаче хитинът е биоразградима молекула, която се разтваря с течение на времето, той се използва в редица индустриални приложения, като хирургически конци и свързващи вещества за багрила и лепила.

Функция на хитин

Хитинът, подобно на целулозата и кератина, е структурен полимер. Изработени от по-малки мономери или монозахариди, структурните полимери образуват здрави влакна. Когато се секретират вътре или извън клетките по организиран начин, влакната образуват слаби връзки помежду си. Това добавя здравина към цялата конструкция. Хитинът и целулозата се произвеждат от глюкозни мономери, докато кератинът е влакнест протеин. Различните структурни полимери са възникнали в началото на еволюцията на живота, защото се наблюдават само в определени групи. Целулозата е изключително за растенията, кератинът за животните и хитинът за членестоногите, мекотелите и гъбите. Хитинът и целулозата са еволюирали рано в историята на живота, докато кератинът е възникнал при някои животни дълго след като растенията и гъбите са се разклонили от останалите еукариоти.

Структура на хитин

примери
Хитинова структура

Хитинът се състои от модифицирани глюкозни монозахариди. Глюкозата съществува като пръстен от молекули въглерод и кислород. Връзките между молекулите на глюкозата са известни като гликозидни връзки. Кислородите, които обикновено образуват хидроксилни групи, свързани към въглеродния пръстен, също могат да образуват връзка с друг въглерод вместо с водород. По този начин монозахаридите могат да бъдат свързани заедно в дълги вериги. Хитинът се образува от поредица гликозидни връзки между заместени глюкозни молекули.

Хитинът се различава от целулозата поради заместването, което се случва върху молекулата на глюкозата. Вместо хидроксилна група (OH), глюкозните молекули в хитина имат прикрепена амилна група, която се състои от въглерод и азот. Азотът е електрически положителна молекула, докато кислородът, двойно свързан към групата, е електрически отрицателен. Това произвежда дипол в молекулата, което увеличава водородните връзки, които могат да се образуват между тези молекули и молекулите около тях. Когато се комбинира в матрица с различни съединения и други хитинови молекули, получената структура може да бъде много твърда поради всички слаби взаимодействия между близките молекули.

Примери за хитин

Хитин в членестоноги

Една от най-разнообразните групи животни в света са членестоногите. Членестоногите са безгръбначни животни, които имат сегментиран план на тялото и твърд екзоскелет, направен от хитин и различни протеини. Комбинацията от защитен план на тялото, който съществува в променливи сегменти, е изключително успешна в много различни екосистеми. Членестоногите съществуват навсякъде, от дъното на океана до най-високите места, където обитават организмите. Членестоногите също се различават по размер от микроскопични акари, които живеят в основата на космите до гигантски раци и насекоми, които могат да бъдат дълги метри. Екзоскелетите на всички тези същества се състоят от хитин, депозиран заедно със структурни протеини. Смесен с различни протеини, хитинът също така прави крилата на много насекоми като по-гъвкав материал. Адаптивността на хитина, който се формира в тези различни форми, позволи на членестоногите да се развият в милиони различни форми.

Хитин в гъби

При гъбичките хитинът се използва за създаване на клетъчна стена. Подобно на целулозата в растенията, хитинът се отлага извънклетъчно с протеини и други молекули. Това образува твърда клетъчна стена между клетките, която помага на организмите да запазят формата си. Подобно на растителните клетки, водата може да се задържа в клетките, за да създаде водно налягане върху клетъчната стена. Това е известно като тургорно налягане и добавя към силата на всяка клетка. Гъбите са в състояние да прокарват множество слоеве листна постеля, докато растат, което може да тежи няколко килограма. Това идва отчасти от силата на хитина като структурно влакно.

Хитин в мекотели

Хитинът се среща в редица други форми в мекотелите. Хитинът се използва както при долните мекотели, така и при по-извлечените главоноги. При мекотелите като охлюви хитинът е част от радулите, орган, който прилича на шипаст език. Мекотелите използват радулите за изстъргване на водорасли и друга храна от твърдите повърхности, върху които расте. Главоногите също използват хитин, но за да образуват клюн, който може да се използва за захапване на твърдите черупки на техните жертви. По ирония на съдбата повечето от жертвите са членестоноги, а черупките им също са направени от хитин.

Свързани термини по биология

  • Кератин - Структурен полимер, наблюдаван при животни, направени от протеини.
  • Целулоза - Структурен полимер, наблюдаван в растения, направени от глюкоза, като хитин.
  • Хомополизахарид - Полимери на захари, произведени от същия тип захар.
  • Хетерополизахарид - Захарни полимери, който се състои от мономери от различни видове.

1. Учен изучава неизвестно твърдо вещество, открито на дъното на океана. Веществото е от животински произход и въз основа на химикалите, открити в близост до веществото, не се произвежда от растения или гръбначни животни. Кое от тях би могло да бъде веществото?
A. Кератин
Б. Целулоза
° С. Хитин

2. Мравоядите са бозайници, които съществуват изцяло върху мравките. Те трябва да ядат хиляди мравки, за да поддържат теглото си. Техните екскременти съдържат голямо количество хитин. Прилепите също са малки бозайници, които съществуват върху членестоноги, но екскрементите им не съдържат високи нива на хитин. Каква е разликата между тези бозайници?
A. Прилепите имат ендосимбиотични организми, които могат да усвояват хитина.
Б. Ядат насекомите мравояди имат повече хитин.
° С. Прилепите ядат само летящи насекоми, които нямат хитин.

3. Защо хитинът е силна молекула?
A. Гликозидните връзки, задържащи монозахаридите заедно, са трудни за разрушаване.
Б. Взаимодействията между страничните вериги на азота повишават стабилността.
° С. И двете по-горе.