Хитин

Примеры хитина

Хитин у членистоногих

Одной из самых разнообразных групп животных в мире являются членистоногие. Членистоногие беспозвоночный животные, которые имеют сегментированный план тела и жесткий экзоскелет изготовлен из хитина и различных белков. Комбинация плана защищенного тела, который существует в переменных сегментах, чрезвычайно успешна во многих различных экосистемах. Членистоногие существуют повсюду, от дна океана до самых высоких мест обитания организмов. Членистоногие также различаются по размеру от микроскопических клещей, которые живут у основания волосков, до гигантских крабов и насекомых, длина которых может достигать нескольких метров. Экзоскелеты всех этих существ состоят из хитина, депонированного вместе со структурными белками. Смешанный с различными белками, хитин также делает крылья многих насекомых более гибким материалом. Приспособляемость хитина для формования в эти различные формы позволила членистоногим эволюционировать в миллионы различных форм.

Хитин в грибах

В грибах хитин используется для создания клеточная стенка, Как и целлюлоза в растениях, хитин откладывается внеклеточно с белками и другими молекулами. Это образует жесткую клеточную стенку между клетками, которая помогает организмам сохранять свою форму. Так же, как в растение клетки, вода может быть сохранена в клетках, чтобы создать давление воды на клеточную стенку. Это известно как тургор давление и добавляет к силе каждой клетки. Грибы способны протолкнуть несколько слоев лист мусор, как они растут, которые могут весить несколько фунтов. Частично это связано с прочностью хитина как структурного волокна.

Хитин в моллюсках

Хитин встречается в ряде других форм у моллюсков. Хитин используется как у низших моллюсков, так и у более ценных головоногих. У моллюсков, таких как улитки, хитин является частью орган это похоже на остроконечный язык. Моллюски используют радулы для очистки водоросли и другая еда от твердых поверхностей, на которых это растет. Головоногие также используют хитин, но для формирования клюва, который можно использовать для того, чтобы кусать твердые раковины своих предметов добычи. Как ни странно, большинство предметов добычи – членистоногие, и их раковины также сделаны из хитина.

• кератин – Структурный полимер, видимый у животных из белков.
• Целлюлоза – Структурный полимер, встречающийся в растениях из глюкозы, такой как хитин.
• Homopolysaccharide – Полимеры сахаров, которые сделаны из сахара того же типа.
• гетерополисахарный – Сахарные полимеры, состоящие из мономеров разных типов.

О том, как древние поедали насекомых

Еще в книге Левита из Библии встречается упоминание «нечистых» и «чистых» насекомых, то есть пригодных и непригодных в пищу. К «чистым», к примеру, относят кузнечиков и саранчу. Иоанн Креститель, находясь в пустыне, питался диким медом и саранчой. Геродот, древнегреческий историк, упоминал о том, что африканцы ловят этих насекомых. Затем они сушат саранчу на солнце, поливают ее молоком и употребляют в пищу. Считается, что саранчой в меду не брезговали даже древние римляне. А жены Мохаммеда, основателя ислама, посылали целые подносы с этими насекомыми в дар супругу.

При дворе Монтесумы, индейского властителя, во время званых обедов подавали вареных муравьев. Альфред Брем, известный путешественник и зоолог, в своей книге под названием «Жизнь животных» писал о том, что жители Судана ловят термитов и с удовольствием их едят.

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)

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.

Распространение в природе

Хитин входит в состав экзоскелета насекомых, в частности пчёл

Сбрасываемый старый личиночный (прицеплен к дереву) и новый бесцветный хитиновые экзоскелеты цикады обыкновенной при переходе из нимфы в стадию имаго

Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов. По некоторым оценкам, каждый год на Земле в живых организмах образуются и разлагаются миллиарды тонн хитина.

• Выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жёсткость клеток — содержится в клеточных стенках грибов.
• Главный компонент экзоскелета членистоногих.
• Также хитин образуется в организмах многих других животных — разнообразных червей, кишечнополостных и т. д.

Во всех организмах, вырабатывающих и использующих хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другими полисахаридами, и очень часто ассоциирован с белками. Несмотря на то, что хитин является веществом, очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе, в организмах, образующих целлюлозу (растения, некоторые бактерии) хитин найти не удалось.

Существующие виды полисахаридов

https://youtube.com/watch?v=q1Mfg7GZf2c

Понять, что такое полисахариды, какие функции они выполняют в жизни, можно на примере простых и доступных многим веществ.

Крахмал

Это вещество состоит на 80 % из амилопектина и оставшихся 20 % из амилозы. Добывают его из клубней, зерен, семян, корней. Крахмал – это вещество по типу порошка белого цвета, мягкого и приятного на ощупь, характеризующееся наличием поскрипывания при растирании в руках. При ближайшем рассмотрении можно заметить его зерноподобную структуру, которая при растворении в холодной воде оседает в виде осадков. В теплой воде при монотонном размешивании зерна крахмала увеличиваются в объемах, превращаются в киселеобразный состав.

Полезные свойства хитина

Это вещество добавляют в целях усилить аромат и вкус пищи, улучшить внешний вид, или же используют в качестве консерванта. Существуют также пищевые добавки, в которых он содержится. Состав хитина таков, что это вещество обладает лечебными свойствами. Польза от него, как считается, следующая:

• подавляет развитие раковых клеток;
• защищает наш организм от действия радиоактивного излучения;
• повышает иммунитет;
• предупреждает развитие инсультов и инфарктов, поскольку усиливает действие препаратов, которые разжижают кровь;
• борется с различными воспалительными процессами;
• улучшает пищеварение (уменьшает кислотность желудочного сока, а также способствует росту полезных бифидобактерий);
• поддерживает низкий уровень холестерина в нашей крови, что помогает при ожирении и атеросклерозе;
• ускоряет процессы восстановления тканей.

Очень полезным веществом является хитин. Что это такое и каковы его лечебные свойства, хорошо было бы запомнить.

Хитин применение. Хитин и хитозан. Что это такое?

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

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 в косметологии

В последнее время среди ассортимента косметических товаров завоевывают популярность препараты на основе хитина. Современные шампуни, бальзамы и средства для укладки волос, зубные пасты, кремы и гели довольно часто содержат в себе этот полезный полисахарид. Экстракт, полученный из раковин ракообразных, возвращает коже эластичность, укрепляет ногти, покрывает защитной пленкой волосы. Если говорить о волосах, то благодаря хитиновому «покрытию» они легче расчесываются, приобретают здоровый блеск, не электризуются, выглядят более объемно. И при всем этом они сохраняют способность дышать.

Фармацевтический аналог

Жареные кузнечики, тараканы или навозные жуки, понятное дело, не уникальный источник хитина. Современный человек может легко пополнить в организме запасы вещества, избегая столь экзотической кухни. Не зря же исследователи на протяжении десятилетий учились выделять этот полезный компонент из природных источников.

В Советском Союзе, например, медпрепарат с хитином в составе появился еще во второй половине ХХ столетия. Правда, тогда эта разработка хранилась под грифом «Секретно». Советские ученые после серии экспериментов на мышах, собаках и обезьянах доказали эффективность хитина в лечении от радиации. Немногими годами позже опробовали действенность средства на людях.

Затем оказалось, что, кроме защиты от радиоизлучений, это вещество эффективно против аллергий, онкологических образований, дисфункции кишечника и гипертонии. В сегодняшнее время исследования продолжаются. А не так давно ученые смогли получить хитозан из пчел. Это событие послужило новым толчком в развитии науки хитинологии.

От всех болезней

Хитиновые добавки кладут в пищу для улучшения ее внешнего вида, для усиления вкуса и аромата либо в качестве консерванта. Некоторые предпочитают насекомых в виде пищевых добавок.

Польза от подобной диеты:

• защищает организм от радиоактивного излучения;
• подавляет рост раковых клеток;
• предупреждает развитие инфарктов и инсультов (усиливает эффект препаратов, разжижающих кровь);
• повышает иммунитет;
• регулирует уровень холестерина в крови (помогает при атеросклерозе и ожирении);
• улучшает пищеварение (снижает кислотность желудочного сока, стимулирует рост полезных бифидобактерий);
• борется с воспалительными процессами;
• ускоряет процессы регенерации (восстановления) тканей.

В живой природе хитин встречается так часто, что по распространенности занимает почетное второе место среди органических веществ (после целлюлозы). Некоторые ученые даже полагают, что в самом ближайшем будущем человечество полностью перейдет на хитиновую диету. Так профессор химии полимеров из Северной Каролины Сэм Хадсон недавно заявил, что современные исследователи «стоят на пороге прекрасного нового мира, такого же бесконечного, как и количество продуктов, которые можно получить из хитина».

Структура хитина

Хитин отличается от целлюлозы из-за замещения, которое происходит на молекуле глюкозы. Вместо гидроксильная группа (ОН), молекулы глюкозы в хитине имеют присоединенную амильную группу, которая состоит из углерода и азота. Азот является электрически положительной молекулой, в то время как кислород, дважды связанный с группой, является электрически отрицательным. Это создает диполь в молекуле, которая увеличивает водородные связи, которые могут образовываться между этими молекулами и молекулами вокруг них. При объединении в матрицу с различными соединениями и другими молекулами хитина, получающаяся структура может быть очень твердой из-за всех слабых взаимодействий между соседними молекулами.

Для чего нужен

Существует ряд научных доказательств, которые свидетельствуют о влиянии хитина на снижение концентрации холестерина. Особенно заметно это свойство в комбинации хитозана и хрома. Впервые этот эффект на примере крыс был доказан японскими учеными в 1980 году. Затем исследователи открыли, что снижение холестерина происходит благодаря способности хитина связывать клетки липидов, предотвращая их всасывание организмом. Затем норвежские ученые огласили результаты своего опыта: чтоб снизить уровень холестерина почти на 25 процентов, необходимо в течение 8 недель в добавку к диетам принимать хитозан.

Положительное влияние хитина ощущают также почки

Особенно важно это вещество для поддержания оптимального самочувствия у людей, проходящих процедуры гемодиализа

Воздействие на кожу заключается в активизации способности к быстрому заживлению ран.

Пищевые добавки, содержащие хитозан, помогают поддерживать здоровый вес.

Воздействует на организм по принципу растворимой клетчатки. А значит, улучшает работу пищеварительных органов, ускоряет прохождение пищи кишечным трактом, улучшает моторику кишечника.

Улучшает структуру волос, ногтей и кожи.

Классификация

1. Экзохитиназы также были разделены на две подкатегории:

Экзохитиназа расщепляет хитин на димеры с помощью хитобиозидазы и мономеры с помощью β-1,4 N-ацетилглюкозаминидазы.

Хитиназы также были классифицированы на основе аминокислотных последовательностей, поскольку это было бы более полезно для понимания эволюционных взаимоотношений этих ферментов друг с другом. Таким образом, хитиназы были разделены на три семейства : 18 , 19 и 20 . Оба семейства 18 и 19 состоят из эндохитиназ множества различных организмов, включая вирусы, бактерии, грибы, насекомые и растения. Однако семейство 19 в основном состоит из хитиназ растений. Семейство 20 включает N- ацетилглюкозаминидазу и аналогичный фермент N- ацетилгексозаминидазу .

И поскольку последовательности генов хитиназ были известны, они были дополнительно классифицированы на шесть классов на основе их последовательностей. Характеристики, определяющие классы хитиназ, включают N-концевую последовательность, локализацию фермента, изоэлектрический pH , сигнальный пептид и индукторы .

Хитиназы класса I имели богатый цистеином N-конец, богатый лейцином или валином сигнальный пептид и вакуолярную локализацию. Затем хитиназы класса I были дополнительно подразделены на класс Ia и класс Ib соответственно на основе их кислотной или основной природы. Было обнаружено, что хитиназы класса 1 включают только хитиназы растений и в основном эндохитиназы.

Хитиназы класса II не имели богатого цистеином N-конца, но имели последовательность, аналогичную хитиназам класса I. Хитиназы класса II были обнаружены у растений, грибов и бактерий и в основном состояли из экзохитиназ.

Хитиназы класса III не имели сходных последовательностей с хитиназами класса I или класса II.

Хитиназы класса IV имели сходные характеристики, включая иммунологические свойства, с хитиназами класса I. Однако хитиназы класса IV были значительно меньше по размеру по сравнению с хитиназами класса I.

Хитиназы классов V и VI недостаточно охарактеризованы. Однако один пример хитиназы класса V показал два хитинсвязывающих домена в тандеме, и, судя по последовательности гена, богатый цистеином N-конец, по-видимому, был утерян в процессе эволюции, вероятно, из-за меньшего давления отбора, которое вызвало каталитический домен. потерять свою функцию.

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.

Практическое использование

Одно из производных хитина, получаемое из него промышленным способом — хитозан. Сырьём для его получения служат панцири ракообразных (криль, камчатский краб), а также продукты микробиологического синтеза. Проблемами производства продукции из хитина и его практического использования занимается общественная организация «Российское Хитиновое Общество»[значимость факта?].

Вследствие отсутствия пищеварительного фермента хитиназы в организме млекопитающих, в том числе и человека, хитин грибов и насекомых не переваривается в желудочно-кишечном тракте, но может быть расщеплён и усвоен некоторыми микроорганизмами микрофлоры кишечника. При этом, в организме человека имеется не участвующий в пищеварении фермент хитотриозидаза, вырабатываемая макрофагами и принимающая участие в иммунном ответе организма: при лизисе клеточных стенок некоторых патогенных микроорганизмов и в возможном механизме развития некоторых аллергических реакции. В частности, фермент обнаруживается в плазме крови при болезнях Гоше и Ниманна — Пика (тип C). Наличие хитиназ у микромицетов, способствует проникновению их через хитиновую клеточную стенку и поражению высших грибов.

Ссылки[править | править код]

1. ↑
2. Хитин //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
3. Варламов В. П., Ильина А. В., Шагдарова Б. Ц., Луньков А. П., Мысякина И. С. Хитин/хитозан и его производные: фундаментальные и прикладные аспекты / Институт биоинженерии и Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН // Научная статья в «Успехи биологической химии», т. 60, 2020, с. 317–368. (С. 317).
4. Life after death for empty shells: Crustacean fisheries create a mountain of waste shells, made of a strong natural polymer, chitin. Now chemists are helping to put this waste to some surprising uses, Stephen Nicol, New Scientist, Issue 1755, February 09, 1991.
5. Медицинская токсикология: национальное руководство (Глава 12. Отравление животными и растительными ядами) / Под ред. Е. А. Лужникова // М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012 — 928 с. (С. 775). ISBN 978-5-9704-2226-7.

Полезность хитина для человека

Хитин широко используется в пищевой промышленности. Его добавляют в еду для усиления аромата и вкуса. Это вещество помогает улучшить внешний вид, а также действует в качестве консерванта.

Кроме пищевой промышленности хитин применяется и в фармакологии. Состав вещества имеет лечебные свойства. Его польза заключается в следующем:

1. Угнетает развитие раковых клеток.
2. Улучшает иммунитет.
3. Защищает от радиоактивного излучения.
4. Снижает риск возникновения инсультов и инфарктов.
5. Борется с воспалениями.
6. Улучшает пищеварение.
7. Ускоряет регенеративные процессы.

Хитин настолько широко распространён и полезен, что некоторые учёные считают возможным переход на хитиновую диету в ближайшем будущем. Например, исследователь Сэм Хадсон заявил, что человечество находится на пороге новой эры. Скоро из хитина можно будет получить бесконечное количество продуктов.

Впервые лекарственное средство на основе этого вещества было получено в 60-е годы прошлого столетия. Препарат должен был защищать организм от ионизирующего излучения. В то время его разработка была строго засекречена. Даже медики не знали точный состав. После нескольких экспериментов на животных учёные доказали, что средство увеличивает шансы на выживание после смертельной дозы облучения. Немного позже исследователи заметили, что препараты, содержащие хитин, помогают бороться и с другими проблемами.

Как выяснилось, хитиновый покров помогает не только членистоногим, но и человеку в различных сферах деятельности. Это широко распространённое вещество. Если продолжать исследования хитина, то есть вероятность, что человечество сможет побороть свои главные проблемы, среди которых голод и болезни.

Хитин в аптеке. Хитозан — это «магнит» для жира

Хитозан – это полисахарид , т.е. вещество которое по своему химическому строению очень похоже на крахмал, но только  не переваривается в ЖКТ человека.

Его получают с помощью гидролиза из Хитина, который в большом количестве присутствует в панцирях насекомых и  ракообразных. В рыбодобывающей промышленности их фактически считают отходами переработки морепродуктов, и зачастую просто выбрасывают. А если захотеть, то из хитина с помощью гидролиза можно сделать хитозан, который обладает уникальной абсорбирующей способностью.

Всё дело в том, что попадая в организм человека вместе с пищей, в кишечнике хитозан разбухает и связывает молекулы жира . Ученые выяснили, что каждая молекула хитозана в состоянии связать до 7 молекул жира, а это очень много. И означает, что после того как Вы поедите чего-то жирного в большом количестве, и примите Хитозан, значительная часть жиров просто не сможет всосаться в стенки кишечника , а следовательно, жир (“плохой холестерин”) и токсины вместе с хитозаном покинут желудочно-кишечный тракт в неизмененном состоянии.

Как правильно выбрать и принимать Хитозан?

Сегодня на рынке довольно большой выбор хитозана, как отечественного, так и зарубежного производства. В основном хитозан бывает либо в таблетках, либо в капсулах. Выбирать капсулы предпочтительней, т.к. они растворяются непосредственно в кишечнике

Также очень важно обращать внимание на дозировку, обычно в одной капсуле (таблетке) 100-350 мг хитозана.  Рекомендуется принимать до обеда или ужина по 750-1500 мг