Хитин. Строение хитина. Муреин. Липиды.

1

Первый слайд презентации: Тема: Углеводы, липиды

Пименов А.В.
Задачи :
Изучить строение, свойства и функции углеводов и липидов в клетке.

Изображение слайда

2

Слайд 2

1. Характеристика углеводов
Углеводы, или сахариды, — органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород, водород. Углеводы составляют около 1% массы сухого вещества в животных клетках, а в клетках печени и мышц — до 5%.

Наиболее богаты углеводами растительные клетки (до 90% сухой массы).
Химический состав углеводов характеризуется их общей формулой С m (Н 2 О) n, где m ≥n.

Количество атомов водорода в молекулах углеводов, как правило, в два раза больше атомов кислорода (то есть как в молекуле воды). Отсюда и название — углеводы.

Изображение слайда

3

Слайд 3

Простые углеводы
Простые углеводы называют моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахаридов различают: триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С), гептозы (7С).

Сложные углеводы
Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Среди сложных углеводов различают олигосахариды и полисахариды.
Различают две группы углеводов: простые сахара и сложные сахара, образованные остатками простых сахаров.

Простые углеводы называют моносахаридами. Общая формула простых сахаров (СН 2 О) n, где n ≥ 3
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

4

Слайд 4

Свойства моносахаридов: низкая молекулярная масса; сладкий вкус; легко растворяются в воде; кристаллизуются; относятся к редуцирующим (восстанавливающим) сахарам.

Важнейшие моносахариды :
Пентозы — рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав ДНК, РНК.

Дезоксирибоза (С 5 Н 10 О 4 ) отличается от рибозы (С 5 Н 10 О 5 ) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу как у рибозы.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

5

Слайд 5

Из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза (общая формула С 6 Н 12 О 6 ).
Глюкоза (виноградный сахар). В свободном виде встречается и у растений, и у животных. Глюкоза — это первичный источник энергии для клеток.
Фруктоза.

Широко распространена в природе. В свободном виде встречается в плодах. Особенно много ее в меде, фруктах. Значительно слаще глюкозы и других сахаров. Входит в состав олиго- и полисахаридов, участвует в поддержании тургора растительных клеток.

Поскольку метаболизм фруктозы не регулируется инсулином, имеет важное значение при питании больных сахарным диабетом.
Моносахариды могут быть представлены в форме  — и  -изомеров.

Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (  -изомер), так и над ней (  -изомер).
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

6

Слайд 6

Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Их состав выражается общей формулой С m ( H 2 O ) n, где m > n. Среди сложных углеводов различают олигосахариды и полисахариды.
Олигосахариды.
Олигосахаридами называют сложные углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков.

В зависимости от количества остатков моносахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов, различают дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т.д. Наиболее широко распространены в природе дисахариды.
У олигосахаридов хорошая растворимость в воде, они легко кристаллизуются, обладают, как правило, сладким вкусом, могут быть как редуцирующими, так и нередуцирующими.
1.

Характеристика углеводов

Изображение слайда

7

Слайд 7

Наиболее широко распространены в природе дисахариды :
мальтоза, состоящая из двух остатков  -глюкозы;
сахароза – свекловичный сахар (  -глюкоза + фруктоза);
лактоза – молочный сахар ( β-глюкоза + галактоза).
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

8

Слайд 8

Дисахариды образуются в результате конденсации двух моносахаридов (чаще всего гексоз).
Связь, возникающую между двумя моносахаридами, называют гликозидной. Обычно она образуется между 1-м и 4-м углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь).
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

9

Слайд 9

Полисахариды (греч. poly – много) являются полимерами и состоят из неопределенно большого (до нескольких сотен или тысяч) числа остатков молекул моносахаридов, соединенных ковалентными связями.

К ним относятся:
крахмал (запасной углевод растений);
гликоген (запасной углевод животных);
целлюлоза (клеточная стенка растений);
хитин (клеточная стенка грибов);
муреин (клеточная стенка бактерий ).
1.

Характеристика углеводов

Изображение слайда

10

Слайд 10

Молекулы крахмала и гликогена состоят из остатков  -глюкозы, целлюлозы — из остатков  -глюкозы. Кроме того, у целлюлозы цепи не ветвятся, а у гликогена они ветвятся сильнее, чем у крахмала. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и исчезает сладкий вкус.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

11

Слайд 11

1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

12

Слайд 12

Основная функция углеводов – энергетическая. При их ферментативном расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма. При полном расщеплении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

13

Слайд 13

Углеводы выполняют запасающую функцию.

При избытке они накапливаются в клетке в качестве запасающих веществ ( крахмал в клетках растений, гликоген в клетках животных ) и при необходимости используются организмом как источник энергии.

Усиленное расщепление углеводов происходит, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе, длительном голодании.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

14

Слайд 14

Очень важной является структурная, или строительная, функция углеводов. Они используются в качестве строительного материала.

Так, целлюлоза благодаря особому строению нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.

В среднем 20—40% материала клеточных стенок растений составляет целлюлоза, а волокна хлопка – почти чистая целлюлоза, и именно поэтому они используются для изготовления тканей.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

15

Слайд 15

Хитин входит в состав клеточных стенок грибов.
В качестве важного компонента наружного скелета хитин встречается у отдельных групп животных, например у членистоногих.
Муреин образует клеточную стенку бактерий.
1. Характеристика углеводов

Изображение слайда

16

Слайд 16

Какие элементы входят в состав углеводов? Какова общая формула углеводов?
Углерод, водород и кислород. С х (Н 2 О) у, где х ≥ у.
Какие классы углеводов различают?
Различают три основных класса углеводов: простые – моносахариды, и сложные – олигосахариды и полисахариды.

Назовите важнейшие моносахариды:
Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.
Назовите важнейшие дисахариды:
Сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар).

Назовите важнейшие полисахариды:
Крахмал (запасной углевод растений), гликоген (запасной углевод животных), целлюлоза (клеточная стенка растений), хитин (клеточная стенка грибов), муреин (клеточная стенка бактерий).

Чем отличаются альфа и бета-изомеры глюкозы?
Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (  -изомер), так и над ней (  -изомер).
Подведем итоги:

Изображение слайда

17

Слайд 17

Что известно об энергетической функции углеводов?
Это основная функция, при полном окислении 1 г выделяется 17,6 кДж. Энергии.

В какой форме запасают углеводы растения и животные?
Растения – в форме крахмала, животные – в форме гликогена.

Что известно о структурной функции углеводов?
Клеточная стенка растений состоит из целлюлозы, грибов – из хитина, бактерий – из муреина.
Подведем итоги:

Изображение слайда

18

Слайд 18

Липиды (от греч. lipos – жир) – обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех живых клетках. Большинство их неполярны и, следовательно, гидрофобны.

Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (бензин, хлороформ, эфир и др.).

В некоторых клетках липидов очень мало, всего несколько процентов, а вот в клетках подкожной жировой клетчатки млекопитающих их содержание достигает 90%. По химическому строению липиды весьма разнообразны.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

19

Слайд 19

1. Простые липиды – жиры и воска. Жиры – наиболее простые и широко распространенные липиды. Их молекулы образуются в результате присоединения трех остатков высокомолекулярных жирных кислот к одной молекуле трехатомного спирта глицерина.

Среди соединений этой группы различают жиры, остающиеся твердыми при температуре 20 °С, и масла, которые в этих условиях становятся жидкими. Масла более типичны для растений, но могут встречаться и у животных.
Жирные кислоты представляет собой карбоксильную группу и углеводородный хвост, отличающийся у разных жирных кислот количеством группировок –СН 2.

«Хвост» неполярен, поэтому гидрофобен. Большая часть жирных кислот содержит в «хвосте» четное число атомов углерода, от 14 до 22.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

20

Слайд 20

Кроме того, углеводородный хвост может содержать различное количество двойных связей. По наличию или отсутствию двойных связей в углеводородном хвосте различают: насыщенные жирные кислоты и ненасыщенные жирные кислоты, имеющие двойные связи между атомами углерода (-СН=СН-).
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

21

Слайд 21

При образовании молекулы триглицерида каждая из трех гидроксильных (-ОН) групп глицерина вступает в реакцию
конденсации с жирной кислотой. В ходе реакции возникают три сложноэфирные связи, поэтому образовавшееся соединение называют сложным эфиром.

Обычно в реакцию вступают все три гидроксильные группы глицерина, поэтому продукт реакции называется триглицеридом. Физические свойства зависят от состава их молекул. Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты, то они твердые (жиры), если ненасыщенные — жидкие (масла).

Плотность жиров ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают и находятся на поверхности.
2. Характеристика липидов

Читайте также:  Лантус раствор инсулина для подкожного введения, в шприц-ручке Солостар, Оптисет и Оптиклик - инструкция по применению, формы выпуска

Изображение слайда

22

Слайд 22

2. Сложные липиды – фосфолипиды, гликолипиды и липопротеины. Фосфолипиды по своей структуре сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Фосфолипиды являются составным компонентом клеточных мембран.
Липиды могут образовывать сложные соединения с веществами других классов, например с белками – липопротеиды и с углеводами – гликолипиды.
2.

Характеристика липидов

Изображение слайда

23

Слайд 23

3. Стероиды – это липиды, не содержащие жирных кислот и имеющие особую структуру. К стероидам относятся гормоны, в частности кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, витамины A, D, Е, К и ростовые вещества растений. Стероид холестерин – важный компонент клеточных мембран.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

24

Слайд 24

Жиры являются основным запасающим веществом у животных, а также у некоторых растений.
Они могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 кг жира образуется 1 кг 100 г воды). Это особенно ценно для пустынных животных, обитающих в условиях дефицита воды. Помимо воды, находящейся в пище, они используют метаболическую воду.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

25

Слайд 25

Одна из основных функций – энергетическая. При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. То есть жиры дают более чем в 2 раза больше энергии по сравнению с углеводами. У позвоночных животных примерно половина энергии, потребляемой клетками в состоянии покоя, образуется за счет окисления жиров.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

26

Слайд 26

Благодаря низкой теплопроводности липиды выполняют защитную функцию, т. е. служат для теплоизоляции организмов.

Например, у многих позвоночных животных хорошо выражен подкожный жировой слой, что позволяет им жить в условиях холодного климата, а у китообразных он играет еще и другую роль – способствует плавучести.

Восковой налет на различных частях растений препятствует излишнему испарению воды, у животных он играет роль водоотталкивающего покрытия.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

27

Слайд 27

Липиды выполняют и строительную функцию, так как нерастворимость в воде делает их важнейшими компонентами клеточных мембран (фосфолипиды, липопротеины, гликолипиды, холестерин).

Многие производные липидов (например, гормоны коры надпочечников, половых желез, витамины A, D, Е, К) участвуют в обменных процессах, происходящих в организме.

Следовательно, этим веществам присуща и регуляторная функция.
2. Характеристика липидов

Изображение слайда

28

Слайд 28

Какие органические молекулы можно назвать липидами?
Вещества, молекулы которых неполярны и, следовательно, гидрофобны. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (бензин, хлороформ, эфир)..

Что можно сказать о строении жиров?
Жиры состоят из трех остатков высокомолекулярных жирных кислот, присоединенных к одной молекуле трехатомного спирта глицерина.

Что можно сказать о фосфолипидах?
Фосфолипиды по своей структуре сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются составным компонентом клеточных мембран.

Что можно сказать о стероидах?
Стероиды – это липиды, не содержащие жирных кислот и имеющие особую структуру. К стероидам относятся гормоны, в частности кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, витамины A, D, Е, К и ростовые вещества растений.
Подведем итоги:

Изображение слайда

29

Последний слайд презентации: Тема: Углеводы, липиды

Почему жиры являются основным запасающим веществом у живых организмов?
При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. То есть жиры дают более чем в 2 раза больше энергии по сравнению с углеводами.
Кенгуровая крыса не пьет всю жизнь. Как ей это удается?
Использует метаболическую воду.

При окислении 1 г жира образуется более 1 г воды. Кроме этого вода есть в пище.
Какие гормоны относятся к липидам?
Кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны.
Какие липиды выполняют строительную функцию?
Компоненты клеточных мембран: фосфолипиды, липопротеины, гликолипиды, холестерин.

Подведем итоги:

Изображение слайда

Chitin – Wikipedia

Хитин ( греч. Χιτών chitón , по-немецки « оболочка» ) является наиболее распространенным полисахаридом после целлюлозы и используется для формирования структуры. Он отличается от целлюлозы наличием ацетамидной группы .

Ранее он присутствовал в грибах, а также в членистоногих (Articulata) и моллюсках . У грибов он образует один из основных компонентов клеточной стенки . У кольчатых червей это происходит в полости рта. У членистоногих это главный компонент экзоскелета .

Он также был обнаружен у позвоночных, таких как костистая рыба и слизь (Blenniidae), например, серая слизь ( Paralipophrys trigloides ).

Хитин является исходным материалом для технического производства хитозана и глюкозамина .

Вхождение

В животном мире хитин в сочетании с белком и карбонатом кальция широко распространен как компонент экзоскелета многих членистоногих , особенно классов (и суперклассов) насекомых , паукообразных , многоножек и ракообразных . У моллюсков это часть радулы, а у Schulp можно найти несколько головоногих моллюсков .

В грибного царства, хитин встречается в ряде низших грибов, а также в стендовых грибов , Ashlar грибов и мукоровых как компоненты клеточной стенки с белками и глюканов , хотя это не происходит во всех этих грибов. Даже у близких родственников наличие хитина в клеточной стенке может значительно отличаться.

Структура и свойства

Хитин — это полисахарид, состоящий из звеньев ацетилглюкозамина (точнее: 2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюкопираноза или для краткости N-ацетил-D-глюкозамин, аббревиатура: GlcNAc).

Ацетилглюкозаминовые звенья связаны β-1,4-гликозидными связями — это тот же тип связи, что и у молекул глюкозы в целлюлозе.

Таким образом, хитин можно понимать как вариант целлюлозы, в которой гидроксильные группы в положении 2 мономерных единиц заменены ацетамидными группами.

Это обеспечивает более прочную водородную связь между соседними полимерами, что делает хитин более твердым и стабильным, чем целлюлоза. Однако природный хитин обычно представляет собой не однородный полимер, а смесь статистических сополимеров D-глюкозамина (GlcN) и N-ацетил-D-глюкозамина (GlcNAc), то есть не каждая аминогруппа ацетилирована.

Степень ацетилирования определяет его свойства в дополнение к степени полимеризации (длине цепи) и укладке цепи. Таким образом, переход на хитозан , который имеет значительно меньше ацетильных групп (в идеале — совсем без них), является плавным. Если степень ацетилирования выше 50%, его обычно называют хитином , если нижехитозаном .

Строение α-хитина. Атомы водорода не показаны. Для атома кислорода № 6 есть две позиции (показаны полупрозрачно), которые заполнены статистически.

Хитин в природе встречается по крайней мере в двух формах : хитин членистоногих встречается в основном в форме α- хитина, у моллюсков — в форме β- хитина. Смесь альфа- и бета-хитин, который происходит в жуке личинок и головоногих, иногда называют , как γ -chitin.

Хитин бесцветен. Хорошо известный коричневый цвет (а также твердость) панцирей насекомых обусловлен склеротином , структурным белком.

Хитин в значительной степени нерастворим в водных, слабоионогенных и приемлемых для здоровья органических растворителях, в сильно ионных растворителях «растворимость» основана на деполимеризации. «Растворимый хитин» в основном состоит из гидрохлоридов хитина , некоторые из которых даже растворимы в воде.

биосинтез

В природе хитин образует сложные структуры, которые образуются в ходе многоступенчатого процесса. Молекулы хитина синтезируются трансгликозилированием мембраносвязанными ферментами, известными как хитинсинтетаза EC  2.4.1.16 , которые используют уридиндифосфат -N-ацетилглюкозамин (UDPGlcNAc) в качестве субстрата.

В случае грибов, например, это происходит в особых пузырьках, называемых хитосомами. Молекулы хитина или хитоолигомеры секретируются во внеклеточное пространство . За пределами ячеек происходят различные модификации, влияющие на свойства. Один из них — частичный гидролиз хитиназами EC  3.2.1.14 .

В дополнение к гидролазе хитиназы также обладают трансгликозидазной активностью, так что хитин может быть связан с глюканами . Другая модификация — частичное деацетилирование специальными деацетилазами. Некоторые немодифицированные молекулы хитина кристаллизуются и частично ковалентно связаны с другими молекулами хитина через белки.

Получающаяся в результате супрамолекулярная структура созревает за счет дальнейшего поперечного сшивания и включения различных веществ.

Биологическое значение

Хитин в крыле глянцевого жука, крупный план

Хитин производился живыми существами уже не менее 500 миллионов лет. Вопреки распространенному мнению, хитин не делает панцирь (насекомого) твердым. Хитин отвечает за его мягкость и гибкость. Только при взаимодействии со структурным белком склеротином кутикула насекомого становится твердой и устойчивой. У ракообразных известь также хранится для увеличения твердости.

Хитин — второй по распространенности биополимер после целлюлозы. Оценка годового биосинтеза составляет от 10 10 до 10 11 тонн. Основную часть составляют мелкие рачки зоопланктона (например, криль ).

В частности, используется хитин водных членистоногих и грибов. с разбивкой по холерного вибриона , холерного патогена, с помощью фермента хитиназы .

Активные ингредиенты, подавляющие синтез хитина, известны как ингибиторы хитина и используются для борьбы с насекомыми и грибами.

История открытия

Хитин был впервые с научной точки зрения описан как вещество (из грибов) Анри Браконно (директор ботанического сада Нанси ) в 1811 году , но еще не под этим названием, а как «грибок».

Француз Антуан Одиер дал свое имя в 1823 году: он взял греческое слово, означающее «туника» или «ножны», в зависимости от покрытия крыльев журавля , в котором он нашел это вещество.

Выяснение химической структуры хитина было проведено в 1929 году Альбертом Хофманном (известным как первооткрыватель ЛСД) в рамках его докторской диссертации.

Читайте также:  Аномалии внутригрудного расположения сердца.

Медицинское значение

Хитин также входит в состав важных патогенов; он находится в клеточных стенках патогенных грибов, во влагалище и глотке от филярий, а также в яйцах паразитических червей. У млекопитающих и растений есть хитиназы, разрушающие хитиназы для защиты.

У пациентов с болезнью Гоше обнаруживаются чрезвычайно высокие уровни ферментов, которые используются для контроля терапии. При других лизосомных болезнях накопления и у пациентов с саркоидозом повышенный уровень ферментов в крови.

При тяжелой форме астмы повышенный уровень хитиназы может быть обнаружен в сыворотке и легочной ткани .

использовать

Схематическое изображение ферментативного синтеза хитозана из хитина

Хотя хитин как биополимер имеет очень хорошие механические свойства и, наряду с целлюлозой и лигнином, является одним из наиболее распространенных природных полимеров, диапазон его применения сравнительно невелик. Хитозан , получаемый из хитина, коммерчески производится из остатков панциря креветок и в основном используется в качестве «блокатора жира» в секторе питания , в качестве фильтрующего материала для экстракции воды или на очистных сооружениях, а также в качестве сырья. для волокон, пен, мембран и фольги ( биопластик ). Хитозан также используется в зубных пастах (Chitodent), в качестве добавки для бумаги и хлопка, а также для уменьшения помутнения в производстве напитков. Хитозан исследуется в фармацевтической промышленности с целью использования его для микрокапсулирования и целевого высвобождения фармакологических агентов, в том числе в качестве вектора для генной терапии.

Хитин также является исходным материалом для технического производства глюкозамина , естественного компонента хряща и синовиальной жидкости . Технически производимый глюкозамин используется, в частности, в фармацевтической промышленности. в средствах от остеоартрита .

веб ссылки

Викисловарь: Хитин  — объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

  • Неожиданный аллергический потенциал — исследование: биополимерный хитин вызывает аллергоподобное воспаление. Wissenschaft.de (Резюме статьи из журнала Nature : Тиффани А. Риз, Хонг-Эр Лян, Эндрю М. Тагер, Эндрю Д. Ластер, Нико Ван Ройен, Дэвид Ферингер, Ричард М. Локсли: хитин вызывает накопление в тканях врожденного иммунные клетки, связанные с аллергией. In: Nature , предварительная онлайн-публикация, 22 апреля 2007 г.)
  • Информация о хитине. Хеппе медицинский хитозан
  1. ↑ Запись о CHITIN в базе данных CosIng Комиссии ЕС, по состоянию на 25 февраля 2020 г.
  2. ↑ a b c Запись о хитине в TCI Europe, по состоянию на 18 июня 2019 г.
  3. ↑ а б запись о хитине. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, доступ 14 июня 2012 г.
  4. ^ GP Wagner, J. Lo, R. Laine, M. Almeder: Хитин в эпидермальной кутикуле позвоночного (Paralipophrys trigloides, Blenniidae, Teleostei). В: Experientia . 49, 1993, стр. 317-319, DOI: 10.1007 / BF01923410 .
  5. ↑ Альберт Госсауэр: Структура и реакционная способность биомолекул . Verlag Helvetica Chimica Acta, Цюрих, 2006 г., стр. 347, ISBN 978-3-906390-29-1 .
  6. ↑ Как соединяются хитиновые цепи? ( Памятка от 20 ноября 2008 г. в Интернет-архиве )
  7. ↑ Рам Минке, Джон Блэквелл: Структура α-хитина . В: Журнал молекулярной биологии . Лента 120 , нет. 2 , 1978, с. 167-181 , DOI : 10,1016 / 0022-2836 (78) 90063-3 . 
  8. ↑ Визуализация кристаллической структуры α- хитина
  9. ^ Юки Сайто, Такеши Окано, Франсуаза Гайль, Анри Шанзи, Жан-Люк Путо: структурные данные о внутрикристаллическом набухании β-хитина . В: Международный журнал биологических макромолекул . Лента 28 , вып. 1 , 2000, стр. 81-88 , DOI : 10.1016 / S0141-8130 (00) 00147-1 . 
  10. ↑ NE Dweltz: Структура β-хитина . В: Biochimica et Biophysica Acta . Лента 51 , нет. 2 , 1961, с. 283-294 , DOI : 10.1016 / 0006-3002 (61) 90169-X . 
  11. ↑ Визуализация кристаллической структуры β- хитина
  12. ^ Сэмюэл М. Хадсон, Дэвид В. Дженкинс: Энциклопедия полимерной науки и технологии . John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ 2002, ISBN 978-0-471-44026-0 , глава хитин и хитозан , DOI : 10.1002 / 0471440264.pst052 . 
  13. Молекула месяца: хитин / хитозан. В: chemieonline.de. Проверено 9 февраля 2017 года . 
  14. ↑ Дж. Руис-Эррера, А.Д. Мартинес-Эспиноза: Биосинтез хитина и структурная организация in vivo. В: EXS Volume 87, 1999, pp. 39-53, PMID 10906950 .
  15. ↑ В оригинальной губке обнаружен хитин возрастом более 500 миллионов лет. В: tu-freiberg.de. ТА Bergakademie Фрайберг , 17 декабря 2013, доступ к 9 февраля 2017 года . 
  16. ↑ Х. Эрлих, Дж. Кейт Ригби, Дж. П. Боттинг, М. В. Цуркан, К. Вернер, П. Швилле, З. Петрашек, А. Писера, П. Саймон, В. Н. Сивков, Д. В. Вялих, С. Л. Молодцов, Д. Курек, М. Каммер, С. Хунольдт, Р. Борн, Д. Ставски, А. Штейнхоф, В. В. Баженов, Т. Гейслер: Открытие хитина возрастом 505 миллионов лет в базальной демоспубке Vauxia gracilenta . В кн . : Научные отчеты . Лента 3 , 2013, DOI : 10.1038 / srep03497 , PMID 24336573 . 
  17. ↑ Ф.Л. Кэмпбелл: Обнаружение и оценка хитина насекомых; и Irrelation из «Chitinization» твердости и пигментация кутикулы американского таракана, Periplaneta Americana L . В: Анналы энтомологического общества Америки . Лента 22 , нет. 3 , 1929, стр. 401-426 , DOI : 10,1093 / АФАР / 22.3.401 . 
  18. ↑ W. ARBIA и др.: Восстановление хитина с использованием биологических методов . В кн . : Food Technol. Biotechnol. , 51 (1), 2013, с. 12-25.
  19. ↑ Хироши Тамура, Тэцуя Фуруике: Энциклопедия полимерных наноматериалов . Ред .: Широ Кобаяши, Клаус Мюллен. Springer, Berlin, Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-36199-9 , глава Хитин и хитозан , стр. 1 , DOI : 10.1007 / 978-3-642-36199-9_322-1 . 
  20. ↑ А. Хофманн: О ферментативном расщеплении хитина и хитозана. Цюрихский университет, 1929 г., OCLC 601730630 .
  21. ↑ Guo Yufeng et al.: Повышенная активность хитотриозидазы в плазме при различных лизосомных нарушениях накопления . В: Journal of Inherited Metabolic Disease , 1995, PMID 8750610 .
  22. ↑ Гроссо, Баргагли и др.: Сывороточные уровни хитотриозидазы как маркер активности болезни и клинической стадии саркоидоза . В: Скандинавский журнал клинических и лабораторных исследований , 2004 г., 64 (1), стр. 57-62, PMID 15025429 .
  23. ↑ Джеффри Л. Чупп и др.: Хитиназоподобный белок в легких и кровообращении у пациентов с тяжелой астмой . В: N Engl J Med . Нет. 357 , 2007, с. 2016-2027 , DOI : 10,1056 / NEJMoa073600 . 

В клетках каких организмов содержится хитин

Уникальное вещество, из которого строится внешний скелет ракообразных и членистоногих, не обладает широкой известностью. Речь идет о хитине (chitin) – прочном соединении, которое поддерживает каркас клеточных стенок. По своей природе хитин – это полисахарид и его роль в природе и жизни человека находится не на последнем месте.

Что такое хитин

По строению chitin является почти точной копией целлюлозы с той оговоркой, что в структуре различаются несколько фрагментов.

Этот полимер представляет собой длинные, параллельные цепи, которые собраны в пучки. Приставка «поли» означает, что полисахарид состоит из цепочки последовательных звеньев, которые прочно соединены между собой.

Это как одинаковые бусинки на длинных нитях, которые собраны в несколько рядов.

Обща формула хитина — (С₈H₁₃NO₅)n, где n – количество звеньев, из которых построен полимер. Полное название хитина —  поли-N-ацетил-D-глюкозамин. Состав хитина и его структурная формула:

Это только кусочек цепи, которая состоит из огромного количества подобных звеньев.

Поскольку этот полимер природный, то правильнее называть его биополимером. В природе к биополимерам относится белок, нуклеиновые кислоты, полисахариды (сложные углеводы) и биополимеры смешанного типа. К самым распространенным полимерам относится целлюлоза, практически точной копией которого является chitin. Структура хитина похожа, что позволяет проводить такую аналогию.

Из курса биологии известно, что полимер построен из мономеров или многократно повторяющихся звеньев. Мономером хитина является N-ацетил-β-D-глюкозамин. Данное соединение относится к производным глюкозы.

Полимер хитин широко распространен в природе. Он занимает второе место после целлюлозы по своей значимости среди живых организмов. Биосинтез этих двух веществ идет практически в равных объемах.

История открытия

Событие, связанное с открытием хитина, произошло в 1811 году. Французский химик, ботаник и фармацевт Анри Бракконо выделил новое, неизвестное ранее вещество из грибов. Оно было столь прочным, что его не могла разрушить даже серная кислота.

В 1823 году подобное вещество выделили из насекомых: крыльев майских жуков и внешнего скелета тарантула. Отсюда и появилось название: «chitin», что в переводе с греческого означает «одежда или оболочка». Структура хитина была расшифрована швейцарским химиком Альбертом Хофманном. В 1859 году вещество очистили от кальция и протеинов (белков), получив новое соединение – хитозан.

Как выяснилось позднее, именно хитозан оказывает благотворное влияние на человеческий организм. До 1970 годов о новом соединении немного подзабыли. А затем начался его активный синтез из панцирей моллюсков.

Хитин в природе

Если целлюлоза укрепляет клеточные стенки растений, то полимер хитин цементирует наружные клетки и придает опору большей части членистоногих: паукам, ракообразным, насекомых.

Он окутывает мягкие ткани, образуя на поверхности экзоскелет (наружный скелет). В тандеме с эластичным белком резилином, он укрепляет ткани животных. В тандеме с карбонатом кальция, он образует раковины ракообразных.

Экзоскелет из chitin имеет ряд особенностей:

  1. Обладает низкой эластичностью, поэтому части членистоногих сгибаются лишь в местах сочленения (в суставах). Это ограничивает их подвижность и активность.
  2. Полимер хитин придает скелету тяжеловесность. Он подходит для более мелких организмов. Крупные в таком панцире двигаются медленно, им трудно уйти от врага, но и съесть их из-за такой оболочки хищникам не просто.
  3. Во время роста животных панцирь становится маловатым, поэтому они сбрасывают старую «одежку», а железы эпидермиса продуцируют выработку нового наружного скелета. В этот период животные обычно прячутся, поскольку становятся чрезвычайно уязвимыми.
  4. Наружная оболочка из полимера хитина защищает внутренние ткани не только от повреждений, но от высыхания и обезвоживания.
Читайте также:  Гамамелис - инструкция по применению, отзывы, аналоги и формы выпуска (гомеопатические гранулы, капли, свечи ректальные, мазь, крем или гель,) препарата для лечения геморроя, тромбофлебита, варикоза и синяков у взрослых, детей и при беременности

Защитную и опорную функция хитин выполняет в тканях грибов, дрожжей и бактерий. В грибах он укрепляет клеточные стенки, а также входит в состав мицелия (грибницы). Мясистая структура мицелия гриба связана с наличием этого углевода.

У бактерий chitin входит в состав оболочки, которая позволяет микроорганизму длительно существовать в окружающей среде, а также проникать в агрессивные среды.

Бактерии живучи благодаря хитину, который защищает их внутреннее содержимое от разрушений.

Полимер хитин как и целлюлоза полезен для организма. Он не всасывается в кишечнике, но улучшает пищеварение и моторику (сокращение) стенок пищеварительного тракта. Этот полимер извлекает залежи вредных веществ и выводит их из организма.

В каких продуктах содержится хитин

Углевод chitin обладает способностью легко менять свою конфигурацию, распадаться на цепочки мономеров, образуя новые вещества или их комбинации. Этот полимер получил название «конструктор» за способность перевоплощения в новые соединения. В виде хитозана он является компонентом питания. Рассмотрим, в каких продуктах содержится хитин и где его больше всего.

Таблица: Продукты, содержащие хитин (г/100 г продукта)

ПродуктыКоличество хитина
гладиус кальмара 35
раки 35
панцирь крабов 32
польский гриб моховик 15.7
креветки 9.7
лобстеры 8
белый гриб 6.7
гаммарус или мормыш (род раков) 6.2
японский гриб 5
рыжики 5
грузди 3.7
антарктический криль 3
сыроежки 3
шампиньоны 2
дрожжи пекарские 2

Этот полимер хитозан обладает высокой биодоступностью и хорошо усваивается организмом.

Его получают при переработке панцирей ракообразных. Их перемалывают, а на полученный порошок воздействуют температурой и щелочью.

Суточная потребность в хитине

Использование продуктов до 2 г в день принесет пользу организму. 3 г – это та отметка, за которую не стоит переходить. Применение больших порций ведет к сбоям в работе ЖКТ. Оптимальная дозировка – 1,5-2 г в сутки. Хитин не вырабатывается внутри организма, его можно получить только извне.

Чистый полимер хитин содержат внешние скелеты членистоногих. Поедая муравьев, тараканов или колорадских жуков, можно за месяц похудеть на 6 кг. По вкусу они напоминают мясо, брокколи или другие продукты, поэтому экзотическое питание не так уж страшно.

Полезные свойства хитина и его влияние на организм

Полезен ли хитин? Ответ однозначный: полимер полезен и его функции в организме довольно разнообразны:

  1. Хитин обладает способностью связывать пищевые липиды (жиры), что снижает возможность их всасывания. По крови перестает циркулировать вредный холестерин, а попавшие внутрь жиры преобразуются в триглицериды, которые расходуются по мере необходимости.
  2. Этот полимер улучшает процесс пищеварения: снижает кислотность желудочного сока, помогает росту колоний полезных бифидобактерий. Дает возможность поддерживать микрофлору в стабильном состоянии.
  3. В кишечнике усиливаются процессы перистальтики (сокращения), что позволяет выводить излишки залежавшихся каловых масс и ненужных веществ. Итогом служит хорошее самочувствие, похудение и легкость во всем теле.
  4. Полимер chitin содержит нерастворимые пищевые волокна, которые разбухают в ЖКТ и дают ощущение сытости. Пропадает желание в дополнительных перекусах.
  5. Поскольку в пищеварительном тракте хитин не распадается на глюкозу, то ее уровень в крови держится в норме, а это дает возможность стабильно работать поджелудочной железе.
  6. Полисахарид совместим с живой тканью. Полезное свойство используют для заживления ожогов и ран. Кислая смесь хитина ускоряет восстановление эпидермиса.

  Какие вещества содержатся в мясе рыбы

Этот уникальный полимер задерживает и выводит из ЖКТ  ½ часть поступившего в него жира. При этом организм использует внутренние резервы – жиры, которые уже есть в наличии. Они являются источником энергии и идут на нужды организма, не откладываясь «про запас». Так можно избавиться от лишних килограммов.

Факторы, влияющие на содержание хитина в организме

Потребность в этом полимере у каждого человека индивидуальна. Его применение обосновано и желательно в случае:

  • излишнего веса;
  • нарушения жирового обмена;
  • высокого содержания холестерина в крови;
  • наличия большого количества жиров в рационе;
  • проблемы с моторикой кишечника и частых запорах;
  • сахарного диабета;
  • интоксикации организма или развития аллергии.

Хитин не вырабатывается организмом, поэтому его поступление зависит от выбранной «продуктовой корзины» или (если не хочется есть кузнечиков или грибы), используют его модификацию – хитозан.

В век научно-технического прогресса не обязательно грызть насекомых.

О потребностях человека позаботилась фармацевтическая промышленность, выпустив следующие препараты: Хитозан Фортекс; Бодимарин; Времена Года Хитозан; Леди-С Формула Хитосан; Хитозан альга плюс; Хитозан-Диет; Хитозан форте; Хитозан Эвалар; Хитозан Экко Плюс, Хитозан Тяньши. Они используются для похудения и очищения организма. Это прекрасные средства детоксикации позволяют худеть без диет. Хитозан и его модификации продаются в таблетках и капсулах.

Не следует заботиться о повышении уровня хитина в организме людям, страдающим избыточным газообразованием, дисбактериозом. Не рекомендуется его активное применение при гастрите, панкреатите и ряде других проблем с ЖКТ.

Признаки избытка хитина в организме

В погоне за похудением и избавлением от лишних жиров, человек может столкнуться с проблемой избытка этого полимера в организме. В этом случае наблюдается:

  • проблемы с желудком и часто возникающая тошнота;
  • вздутие живота и активный метеоризм;
  • слабые боли в области поджелудочной железы;
  • аллергические проявления на хитин.

Побочных эффектов при злоупотреблении препаратами можно избежать, если вспомнить расхожую фразу: «все хорошо в меру».

Сферы использования хитина

Хитин для человека имеет большое значение, но его источниками являются живые организмы, что создает некоторые проблемы. Для его массового получения необходимо разведение:

  • тутового шелкопряда;
  • медоносных пчел;
  • комнатных мух.

В СССР хитиносодержащее сырье получали из камчатского краба, краба-стригуна, углохвостой креветки. Но этот природный ресурс ограничен, и бесконечный вылов видов приведет к их исчезновению. Наиболее оптимальным способом в биологии считают использование пчелы медоносной. В нашей стране пчеловодство распространено, а подмор пчел позволит решить вопрос с хитиновым сырьем.

Что такое хитин и как он используется в нашей жизни:

  • В медицине для получения хирургических нитей и тампонов, бинтов и перевязочных материалов.
  • В бытовой химии для изготовления губок, так как обладает поглощающими свойствами.
  • В пищевой промышленности используется как компонент-загуститель.
  • В животноводстве входит в состав животных кормов.
  • Полезен как фильтр для очистки воды, извлекая из нее жиры, соли и токсины.
  • В текстильной промышленности применяется как один из компонентов тканей для нательного белья.
  • Химики готовят из него средство Апизан против клещей, которые вызывают гибель пчел.

Свойства хитина позволяют использовать его в различных областях жизнедеятельности. Он содерждится в составе пищевых пленок и пищевых добавок, сохраняя качество продуктов.

Биологически разлагаемый и противогрибковый материал хитин получил распространение в биотехнологических, экологических, сельскохозяйственных разработках. Экологичный, прочный полимер востребован и популярен.

Изучением его свойств и внедрением в производство занимается 15 стран мира.

Хитин в косметологии

Косметологи взяли полимер хитин «на вооружение» и теперь этим компонентом насыщены гели, кремы, шампуни, бальзамы и даже зубные пасты. Хитин полезен для волос, он помогает:

  • легче расчесывать пряди, работая как кондиционер;
  • приобрести эластичность и блеск;
  • снять наэлектризованность;
  •  сохранить объем прически.

Полимер хитин как природный ингредиент не забивает поры головы и не закрывает доступ воздуха к волосу и волосяным луковицам.

В антивозрастной косметике полимер используется в качестве водорастворимого хитозана. За счет усиления кровообращения придает коже здоровый цвет и эластичность, корректируя овал и разглаживая мелкие морщинки. Хитозан расширяет капилляры, увеличивая приток крови к каждой клеточке.

Из этого полимера готовят БАДы для похудения. Его способность связывать жир, выводить токсины и излишнюю жидкость помогают диетологам создавать стройные женские фигуры. Адсорбция загрязняющих веществ и их эвакуация позволяет чувствовать себя легко и свободно.

Побочные эффекты и противопоказания хитина

Польза и вред: что преобладает? При избытке полимера хитозана в организме наступает дефицит жирорастворимых витаминов: А, Д, Е, К. Они хранятся в печени и свободно связываются с этим углеводом, становясь недоступными и «выпадая» из процесса метаболизма.

Полисахарид не рекомендуется людям, у которых наблюдается аллергия или индивидуальная непереносимость на моллюсков и ракообразных. Хитозан запрещен беременным и кормящим грудью женщинам. Также его прием нельзя сочетать с приемом водоросли спирулины.

Когда были созданы искусственные полимеры, человечество ликовало. Они облегчили жизнь миллиардам людей как в быту, так и на производстве.

И только позже всерьез заговорили об их опасности для здоровья и низкой экологичности этих веществ.

Сегодня им на смену приходят природные полимеры, которые легко разлагаются в окружающей среде и положительно влияют на организм человека. И среди них хитин – природный полимер нового поколения.

Образование: Высшее, Томский государственный научно- исследовательский университет им.Куйбышева, 1988г., биолог с правом преподавания биологии и химии. Специализация: ботаника, биохимия. Опыт работы: корреспондент,  корректор; и.о.

директора профессионального лицея №37; преподавателем химии, биологии в школе и лицее, высшая квалификационная категория.

20 лет педагогического стажа; научный сотрудник лаборатории физиологии растений и биотехнологии; старший научный сотрудник лаборатории биохимии  ОПХ им. Сидоренко.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector