К какой группе органических соединений относится хитин. Хитиновый покров членистоногих. Употребление в пищу насекомых

Тип «Членистоногие» включает в себя классы Ракообразных, Паукообразных и Насекомых. Одним из общих признаков Членистоногих является хитиновый покров всего тела. Такая оболочка надёжно защищает внутренние органы и является основой опорно двигательной системы этих животных: узнать подробнее о составе и функциях хитинового покрова Членистоногих поможет данная статья.

Что такое хитин?

В переводе с греческого языка хитин (хитон) – одежда, оболочка, кожа. Природный азотосодержащий полисахарид хитин - это полимер, в основу которого входит N-ацетил глюкозамин. По своей структуре он похож на целлюлозу. Его физические свойства:

• твёрдый;
• бесцветный или полупрозрачный;
• жёсткий на ощупь;
• нерастворимый в воде.

Рис. 1. Структура хитина

В природе хитин редко встречается в чистом виде, так как представлен в комплексе с другими полисахаридами. Такие соединения ассоциируют с белками.

Хитин впервые был выделен из внешней оболочки тарантула. Название возникло в 1823 году, когда французский учёный А. Одье исследовал покров насекомых.

Хитин входит в состав клеточных стенок грибов и бактерий. Он является наружным скелетом Членистоногих и других беспозвоночных животных. Именно благодаря ему тело снаружи защищено от механического, химического и другого воздействия окружающей среды.

Данное соединение образуется в теле Кишечнополостных животных, а также разнообразных червях.

Ежегодно на планете в живых организмах образуется и распадается около 10 млрд. тонн хитина.

Из хитина в промышленных условиях получают хитозан. Для этого используют панцири Ракообразных (раков, крабов, криля). Применяют его как добавку в кормах животных, для изготовления продуктов питания, косметики, в медицинских целях и сельском хозяйстве.

Функции хитинового покрова

Экзоскелет Членистоногих выполняет функции:

• наружного панциря, за которым скрываются внутренние органы;
• выступает в роли скелета, к которому изнутри крепятся сократительные структуры мышечной системы;
• придаёт телу форму;
• не допускает излишнюю потерю влаги из организма животных.

Будучи достаточно плотным соединением, хитиновая оболочка не даёт возможности расти животному. Также толщина покрова неодинакова по всему телу. Например, в спинной части слой твёрже, чем у основания конечностей. Поэтому время от времени Членистоногим приходится менять свой покров. Процесс замены внешней оболочки называется линькой. В этот период, пока новая хитиновая оболочка твердеет, животное быстро растёт, но становится достаточно уязвимым.

Строение хитиновой оболочки

Если рассматривать строение оболочки под микроскопом, то можно обнаружить два слоя клеток:

• экзокутикулу;
• эндокутикулу.

Рис. 2. Хитиновая оболочка

У Ракообразных тело покрыто хитином, пропитанным солями кальция. Такое соединение формирует достаточно прочную оболочку, напоминающую броню.

У Насекомых оболочка пропитана белками.

У наземных представителей типа Членистоногих поверх хитинового покрова имеется восковидное вещество, которое предотвращает потерю влаги.

Рис. 3. Хитин под микроскопом

Что мы узнали?

В вышеизложенном тексте мы узнали, что Членистоногие имеют хитиновый покров. Это особое природное соединение, которое имеет плотную структуру и выступает в качестве опорно двигательной системы данного типа животных. Хитин является природным полисахаридом, напоминающим целлюлозу у растений. В его функции входит защита от повреждений и испарения излишней влаги.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 296.

Общая характеристика

Когда речь заходит о хитине, сразу вспоминаются школьные уроки биологии. Членистоногие, ракообразные и все что с ними связано…

Но, несмотря на это, хитин оказался также очень полезен для человека.

Хитин является полисахаридом, который относится к группе трудноусваиваемых углеводов. По своим физико-химическим свойствам, а также биологической роли он близок к растительной клетчатке.

Хитин входит в состав клеточной оболочки грибов, а также некоторых бактерий.

Образованный остатками аминосахара ацетилглюкозамина, хитин является одним из самых распространенных полисахаридов в природе.

Это вещество, находящийся в грибах, бактериях, членистоногих. Было выделено несколько видов хитина различающегося по своему химическим составу и свойствам.

Открытие

Впервые хитин был обнаружен в 1821 году директором ботанического сада Генри Браконом. В процессе химических опытов им было выявлено вещество, неподдающееся растворению в серной кислоте. А два года спустя хитин был извлечен из оболочек тарантула. Тогда же был предложен термин «хитин» французским ученым Одье, исследовавшим вещество с помощью внешних оболочек (наружного скелета) насекомых.

Полезные свойства хитина и его влияние на организм

По материалам некоторых медицинских исследований были сделаны выводы о пользе хитина для человеческого организма. Хитин используется при гипертонии, ожирении, сахарном диабете, как имуномодулирующее вещество, препятствующее раннему старению организма. Также как и клетчатка, хитин улучшает функционирование кишечника, облегчая эвакуацию содержимого, хорошо очищает ворсинки кишечника. Чистит сосуды от вредного холестерина.

Новейшие медицинские исследования свидетельствуют о пользе хитина в профилактике и лечении многих онкологических заболеваний.

Продукты с максимальным содержанием хитина

Обозначено приблизительное количество (гр) в 100 г продукта

• Гладиус кальмара 35
• Лобстеры 8
• Грузди 3.7
• Раки 35
• Белоснежный гриб 6.7
• Антарктический криль 3
• Крабы (панцирь) 32.4
• Гамарус 6.2
• Сыроежки 3
• Моховик (польский гриб) 15.7
• Японский гриб 5
• Шампиньоны 2
• Креветки 9.7
• Рыжики 5
• Дрожжи пекарские 2

Суточная потребность в хитине

Употребление более 3000мг в день может привести к проблемам с функционированием желудочно-кишечного тракта. Поэтому желательно в применении любых компонентов питания соблюдать золотую середину.

Потребность в хитине возрастает:

• при избыточной массе тела;
• нарушении обмена жиров в организме;
• высоком уровне холестерина в крови;
• стеатозе печени;
• при избытке жиров в рационе питания;
• частых запорах;
• сахарном диабете;
• аллергиях и интоксикации организма.

Потребность в хитине снижается:

• при избыточном газообразовании;
• дисбактериозе;
• гастрите, панкреатите и других воспалительных заболеваниях ЖКТ.

Усваиваемость хитина

Хитин является твердым прозрачным веществом, которое не переваривается в организме человека. Как и целлюлоза, хитин улучшает моторику желудочно-кишечного тракта, а также имеет другие полезные для организма свойства.

Взаимодействие с другими элементами

Хитин взаимодействует с полисахаридами, белками. Нерастворим в воде и других органических растворителях, хотя способен удерживает влагу в организме. При нагревании, взаимодействуя с некоторыми солями, он гидролизируется, то есть разрушается. Сокращает всасывание ионов хлора в кровеносную систему, тем самым корректирует водно-солевой баланс в организме.

Признаки нехватки хитина в организме:

• ожирение, избыточный вес;
• вялая работа желудочно-кишечного тракта (ЖКТ);
• неприятный запах тела (избыток шлаков и токсинов);
• частые аллергические заболевания;
• проблемы с хрящами и суставами.

Признаки избытка хитина в организме:

• нарушения в работе желудка (тошнота);
• метеоризм, вздутие живота;
• неприятные ощущения в области поджелудочной железы;
• аллергические реакции на хитин.

Факторы, влияющие на содержание хитина в организме

Организм человека самостоятельно не вырабатывает хитин, поэтому содержание его в организме целиком и полностью зависит от наличия в рационе питания. Исходя из этого следует, что если вы хотите быть здоровы, необходимо регулярное употребление хитина в виде его мономера – хитозана.

Хитин для красоты и здоровья

В последнее время косметологи всем чаще пишут о положительном эффекте, обнаруженном от применения лечебно-косметических средств с хитином. Его добавляют в шампуни для увеличения объема и эластичности волос, используют в лосьонах, добавляют в кремы, гели для душа, выпускаются средства для личной гигиены (гелевые зубные пасты). Он входит в состав различных спреев и лаков для укладки.

Хитин используют в качестве биологически-активных добавок в рационе питания для улучшения эластичности кожи, как противовоспалительное и увлажняющее средство. Создает защитную пленку на коже и волосах, облегчая тем самым процесс расчесывания, препятствует потере кожей влаги и хрупкости ногтей.

Аргентинские ученые выявили особенность хитина как помощника регенератора скорейшего заживления кожных покровов при их повреждениях. Кроме того, хитин путем нагревания трансформируется в новое водорастворимое вещество хитозан, которое входит в состав антивозрастной косметики. Благодаря косметическим средствам «анти-эйдж» кожа быстрее разглаживается, морщины становятся менее заметны. Кожа приобретает более свежий и молодой вид, благодаря свойству хитина снимать спазм мельчайших капилляров кожи.

Что касается пользы хитина для стройности вашей фигуры, то она очевидна. Хитозан еще называют животной клетчаткой, которая связывает в организме и выводит лишние жиры, помогает при переедании, увеличивает количество бифидобактерий в кишечнике и мягко способствует снижению лишнего веса. Кроме того, он отвечает за адсорбцию загрязняющих веществ, после эвакуации которых, наш организм чувствует себя легко и свободно.

Хитиновая диета

Хитиновая диета основана на употреблении продуктов, в состав которых и входит этот самый хитин. Но это совсем не значит, что на протяжении всей диеты вам придется употреблять жуков или жареных кузнечиков, ведь это вещество встречается и во многих приправах.

Хитиновая диета относится к разряду низкокалорийных диет. Дело в том, что продукты, богатые хитином, содержат небольшое количество жиров, так, например, на 100 г кузнечиков, содержится 20,6 % белков и всего 6,1% жиров, тогда как в 100 г говядины содержится примерно столько же белков, а жиров 2-3 раза больше. Насытиться насекомыми трудно, но если правильно их приготовить, то можно получить различные диетические блюда, которые будут способствовать снижению веса.

Хитин и фотография

В фотографических процессах, связанных с быстрым проявлением изображения, используют такие важные характеристики хитозана, как его пленкообразующие свойства, поведение в системах, содержащих желатин и комплексы серебра, обеспечивающее отсутствие поперечной (в слоях пленки) диффузии красителя, оптические характеристики полимера.

Современные исследования

И в наши дни продолжаются исследования хитозана и хитина. В России ими занимаются ученые, которые являются членами Российского хитинового общества, созданного в 2000 году. В его состав входят не только те исследователи, которые изучают непосредственно эти вещества, но и представители других областей науки, а также сельского хозяйства, медицины и промышленности. Лучшим хитинологам на Западе вручается специальная Браконновская премия. Она получила свое название в честь Браконно, который был первооткрывателем хитина. В нашей стране подобная премия называется в честь Павла Шорыгина. Этот академик является энтузиастом исследований хитина.

Дары моря хитин и хитозан обратили на себя внимание ученых почти 200 лет назад. Хитин был открыт в 1811 г., а хитозан в 1859 г. Но более интенсивное освоение его начато позже, о чём свидетельствуют материалы международных конференций по хитозану, проводимых с 1977 года. После 1985 года резко возросло количество сообщений по применению этого замечательного продукта. В настоящее время интерес к хитозану лавинообразно нарастает с каждым годом – в этой области теперь работают и крупнейшие мировые концерны, ранее не связанные ни с природными соединениями, ни даже вообще с химией.

Что такое хитин?

Хитин(C8H13NO5)n (фр. chitine, от др.-греч.: хитон - одежда, кожа, оболочка) высокомолекулярный линейный полисахарид, который в комплексе с белками, меланинами и минеральными веществами образует твердый наружный покров и внутренние опорные структуры насекомых, ракообразных, а также входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. Т.е., хитин природное вещество, созданное для защиты живых организмов от вредного воздействия.

Хитин является вторым веществом по распространенности в природе после целлюлозы, а их химическая структура и очень близка.

На сегодняшний день хитин получают в основном из панцирей ракообразных. В России главным источником хитина является камчатский краб, краб стригун и углохвостая креветка, обитающая в Баренцевом море. Основное производное хитина - хитозан.

Что такое хитозан?

Хитозан – это биоактивный катионный полисахарид, мономером которого является N-ацетил-1,4-b-D-глюкопиранозамин, его получают только из хитина, путем жесткой обработки щелочными растворами.

Хитозан обладает антибактериальными, противогрибковыми, антиоксидантными, противодиабетическими, противовоспалительными и противораковыми свойствами, а также он способен снижать уровень холестерина в крови. Ему свойственны такие характеристики как биосовместимость, нетоксичность, низкая аллергенность и биоразлагаемость.

Широкое применение хитозан нашел в следующих сферах человека

• Медицина
• Сельское хозяйство
• Текстильная промышленность
• Пищевая и молочная промышленность
• Водоподготовка

Молекула хитозана представляет собой длинную цепочку, состоящую из множества гексозных (мономерных) колец, доходящих до десятков миллионов, поэтому данный биополимер не растворяется в воде и не всасывается в кишечнике, а действует как мощный сорбент. Благодаря своим сильным сорбционным свойствам хитозан похож на большой товарный поезд, который выводит из кишечника не только вредные, но и полезные вещества, подвергая организм тотальной чистке. В ряде случаев такая «чистка» имеет смысл, но зачастую причиняет организму человека значительный вред. Таким образом, хитозан – это сорбент, который нерастворим в воде и не участвует в обменных процессах организма в полном объеме.

Что такое олигосахариды хитозана и чем они отличаются от хитозана?

Чтобы активно участвовать в обменных процессах организма, необходимы водорастворимые формы хитозана, которые при внутреннем употреблении легко будут проникать через стенки кишечника в кровеносную систему и активно участвовать в профилактике нарушений обмена веществ. Для получения водорастворимых форм хитозана необходимо разорвать длинную (полимерную, с количеством звеньев n=∞) цепочку хитозана на короткие – олигомеры (малые, n< 20) путем воздействия на них натуральных ферментов. В результате образуются низкомолекулярные водорастворимые формы хитозана – олигосахариды хитозана .

Олигосахариды хитозана близки по своей структуре к олигосахаридам женского грудного молока. Являясь полностью натуральным продуктом, по своим свойствам олигосахариды хитозана биосовместимы с тканями человеческого организма (соединительной, хрящевой), беспрепятственно проникают через стенку кишечника при внутреннем употреблении или через кожу в случае наружного применения.

Олигосахариды хитозана , обладая хелатными (захватывающими) свойствами являются мощным транспортным средством, способным доставлять в кровоток организма витамины, аминокислоты, лекарственные средства, макро- и микроэлементы, и другие различные необходимые вещества. С помощью олигосахаридов хитозана могут быть доставлены в организм самые трудноусвояемые полезные вещества даже на клеточном уровне.

Японские специалисты считают, что уже через два три десятилетия промышленная цивилизация будет немыслима без хитозана точно также, как без алюминия, полиэтилена или персонального компьютера, а доходность и товарооборот этой отрасли в самое ближайшее время станет выше, чем в целлюлозно-бумажной.

Хитин является основным структурным веществом клеточных стенок грибов, а также покровов членистоногих. Он обладает хорошими водонепроницаемыми свойствами, а также является отличным структурным компонентом. Человек смог использовать в своих целях хитин. Что такое, и почему он стал так популярен сегодня?

Строение молекулы

Так как это полимер, он состоит из множества отдельных молекул изомеров глюкозы. Эти изомеры называются N-ацетил-β-D-глюкозамин, и благодаря необычной бэта-связи в составе они способны образовывать разветвленные цепи полимера.

Хитин иногда именуется хитозаном. Его основным отличием является то, что он очень похож по строению на известную целлюлозу, которая входит в состав клеточных стенок растений. Если последняя занимает первое место по производству и выделению из тканей растений, то хитин, в свою очередь, идет в этом рейтинге вторым по счету. Это еще раз доказывает популярность вещества в промышленности и косметологии.

В природе

Хитин у растений отсутствует, так как в составе клеточных стенок у них уже содержится другой биополимер - целлюлоза. По этому признаку различают истинные растения и водоросли, а также наличие одного из биополимеров является сравнительной характеристикой разных царств организмов.

Выделение хитина

В промышленных масштабах хитозан выделяют из ракообразных, хотя это и является достаточно дорогостоящим бизнесом. Поэтому методика выделения этого полимера все время модернизируется, и в итоге новые источники природного хитина были найдены.

Так, большая скорость размножения насекомых стала основной причиной, по которой из пчел или комнатных мух добывают хитин. Что такое эти ваши мушки, спросите вы. Однако, если смотреть в промышленных масштабах, производство хитина из насекомых приняло большой оборот, а на выходе получают достаточное количество Так, в России уже развиты некоторые точки по выращиванию пчел с целью добычи хитина.

Не стоит забывать и о грибах, а также некоторых морских водорослях, так как в составе оболочек клеток этих организмов содержится хитин, его выделяют так же, как и целлюлозу у растений. Хотя КПД такого бизнеса оставляет желать лучшего, его нельзя исключать из списка возможных источников хитозана.

Значение хитина для человека

Что такое хитин в биологии? Это не только структурный компонент, предотвращающий потерю воды, но и биополимер, обладающий бактерицидными свойствами. Это дает возможность использовать хитин в производстве бинтов, марли и специальных ванных мочалок.

Хитин хорошо связывается с жирами. Если человек принимает специальные медикаменты, в составе которого находится определенная доля хитозана, жиры в кишечнике связываются с биополимером и выводятся из организма вместе с ним. В итоге количество усваиваемого жира уменьшается, что понижает и количество холестерина в организме. Однако хитин может сыграть и злую шутку с человеком при избыточном применении, он также уменьшает содержание витамина Е и ведет к другим малоприятным последствиям.

Хитозан последнее время добавляют в косметические товары в качестве природного компонента. Такая косметика делает кожу эластичной, ногти здоровыми, а волосы после действия шампуней с хитином в составе становятся блестящими и здоровыми.

В странах Азии, а также на Западе на многих рынках продают жареных кузнечиков, саранчу и других представителей членистоногих. Энтомофагия стала популярным течением последнее время среди гурманов, благодаря содержанию столь полезного хитина в составе покровов мелких насекомых и ракообразных.

Медиками установлено, что хитин помогает при заживлении ран, благодаря своей высокой совместимости с животной тканью. Это дает возможность использовать биополимер при изготовлении специальных целебных мазей, однако изучение таких свойств хитозана еще продолжается.

Отмечается очень высокая питательная ценность такого биополимера, как хитин. Что такое может дать горсточка маленьких насекомых, которую даже сложно прожевать? Ответ вас поразит: 100 г кузнечиков могут дать организму 20,5 г белка, когда питательная ценность привычной говядины ненамного отличается и составляет 22,5 г. Проблема заключается лишь в том, что собрать 100 граммов мелких кузнечиков намного тяжелее, чем отрезать 100 г мяса рогатого скота.

Построенный из остатков N-ацетил--D-глюкозамина с 14-связями между ними (см. ф-лу). Деацетилированные (частично или полностью) полимеры , встречающиеся в природе или получаемые хим. обработкой хитина, носят назв. хитозанов.

Х итин широко распространен в природе, являясь опорным компонентом клеточной стенки большинства грибов и нек-рых водорослей, наружной оболочки членистоногих и червей, нек-рых органов моллюсков.
Аналогия в хим. строении хитина и целлюлозы приводит к близости их физ.-хим. св-в, что позволяет им выполнять сходные ф-ции в живых системах. Как и молекулы целлюлозы , молекулы хитина обладают большой жесткостью и выраженной склонностью к межмол. ассоциации с образованием высокоупорядоченных надмол. структур. Известно неск. типов таких кристаллич. образований ( -хитины), к-рые различаются степенью упорядоченности и взаимной ориентацией отдельных полимерных цепей. Хитин не раств. в воде , и его удается растворить только в присут. агентов, эффективно разрывающих водородные связи (насыщенный водный р-р LiSCN, 5-10%-ный р-р LiCl в ДМСО или N,N-диметилацетамиде).
Биосинтез хитина происходит в особых клеточных органеллах (хитосомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последоват. переноса остатков N-ацетил-D-глюкозамина из уридиндифосфат-N-ацетил-D-глюкозамина на растущую полимерную цепь. Хитозан, наличие к-рого особенно характерно для клеточных стенок нек-рых грибов, образуется путем ферментативного N-деацетилирования хитин а.
В природе хитин находится в комплексе с др. полисахаридами и минер. в-вами и ковалентно связан с белком . Для выделения хитина пользуются его нерастворимостью и большой хим. стойкостью, переводя в р-р сопутствующие компоненты сырья. Так, панцири крабов или омаров, содержащие до 25% хитина, деминерализуют соляной к-той, белки раств. в горячей щелочи , отбеливание хитина проводят Н 2 О 2 . Более мягкие условия выделения заключаются в деминерализации комплексонами и обработке окислителями при нейтральных рН. Получаемый таким способом хитин имеет мол. массу порядка неск. миллионов.
Х итин медленно раств. в конц. НС1 и H 2 SO 4 с деструкцией полимерных цепей. Для прспаративного получения хитоолигосахаридов разработаны условия частичного кислотного гидролиза , сольволиза жидким HF и ферментативного расщепления. При продолжит. нагревании с сильными минер. к-тами образуется D-глюкозамин. При нагр. с сильными щелочами происходит N-деацетилирование с образованием хитозана; практически получаемые образцы хитозанов обычно имеют мол. массу порядка (1-5) х 10 5 и могут различаться остаточным содержанием ацетильных групп.
Х итин является вторым после целлюлозы по распространенности природным биополимером . Его ежегодное образование составляет неск. десятков миллиардов тонн. Наиб. доступными источниками хитина служат отходы промысла морских беспозвоночных и мицелий низших грибов. Практич. использование немодифицированного хитина сдерживается его плохой р-римостью. Хотя волокна и пленки из хитина обладают ценными св-вами, до сих пор отсутствует экономичный и удобный с технол. точки зрения метод их получения. Более перспективен хитозан, к-рый раств. в к-тах с образованием солей , дающих высоковязкие р-ры. Хитозан дает прочные соед. с белками , анионными полисахаридами , образует хелатные комплексы с металлами и т. д., на чем основано его применение для удаления белка из сточных вод в произ-ве пищ. продуктов (мясная, рыбная, молочная пром-сть, сыроделие), создания хелатирующих ионообменников , иммобилизации живых клеток в биотехнологии , при изготовлении мед. препаратов, отделке бумаги и текстильных волокон . Нек-рые N-ацилпроизводные хитозана - хорошие гелеобразователи; при ацилировании хитозана производными дикарооновых к-т получают поперечносшитые гели , удобные для