Kitinbiológia
Kitin (gr. χιτών görög ruha A 'Shell', 'Shell') a cellulóz mellett a földön a legelterjedtebb poliszacharid, és a szerkezet kialakításához használják. Abban különbözik a cellulóztól, hogy acetamid csoporttal rendelkezik. Gombákban (gombák), valamint csuklós állatokban (Articulata) és puhatestűekben (Mollusca) fordul elő. A gombákban a sejtfal egyik fő összetevőjét alkotja. Az annelidákban (Annelida) a szájban fordul elő. Az ízeltlábúaknál ez az exoskeleton fő alkotóeleme. Gerinces állatoknál is megtalálható, például csontos halaknál (Teleostei) és a nyálkás halászat (Blenniidae), mint a szürke nyálkás hal (Paralipophrys trigloidok). [3]
A kitin a kitozán és a glükózamin technikai előállításának kiindulási anyaga.
Esemény
Az állatvilágban a kitin, a fehérjével és a kalcium-karbonáttal együtt, elterjedt számos Arthropoda exoskeletonjának komponenseként, különösen az Insecta, Arachnida (pókfélék), Myriapoda (ezerlábúak) és Crustacea (rákok) osztályaiban (és szuperosztályaiban). A puhatestűekben (puhatestűek) a radula alkotóelemeként és néhány Cephalopoda (lábasfejűek) Schulpjában található meg.
A gomba királyságában kitin számos alacsonyabb gombában, valamint gombákban, aszfaltgombákban és phycomyceta-ban található meg, mint fehérjéket és glükánokat tartalmazó sejtfal-összetevő, bár ez nem fordul elő mindegyik gombában. Közeli rokonokban is jelentősen eltérhet a kitin előfordulása a sejtfalban.
Szerkezet és tulajdonságok
A kitin egy acetil-glükózamin egységekből álló poliszacharid (pontosan: 2-acetamido-2-dezoxi-D-glükopiranóz vagy N-acetil-D-glükózamin, rövidítés: GlcNAc). Az acetil-glükózamin egységeket β-1,4-glikozidos kötések kötik össze - ez azonos típusú kötés, mint a cellulóz glükózmolekuláinak. A kitint tehát a cellulóz olyan változataként lehet felfogni, amelyben a monomer egységek 2. helyzetében lévő hidroxilcsoportokat acetamido csoportok helyettesítik. Ez erősebb hidrogénkötést tesz lehetővé a szomszédos polimerek között, ami a kitint keményebbé és stabilabbá teszi, mint a cellulóz. [4] A természetes kitin azonban általában nem egyetlen polimer, hanem a D-glükózamin (GlcN) és az N-acetil-D-glükózamin (GlcNAc) véletlenszerű kopolimerjeinek keveréke, ami azt jelenti, hogy nem minden aminocsoport acetilezett.
Az acetilezés mértéke meghatározza annak tulajdonságait a polimerizáció fokán (lánc hossza) és a lánc hajtogatásán kívül. A kitozánra való áttérés, amelynek lényegesen kevesebb (ideális esetben nincs) acetilcsoportja van, ezért folyékony. Ha az acetilezés mértéke meghaladja az 50% -ot, akkor általában erről beszélünk Kitin, alul van-e, főleg Kitozán.
A kitin természetesen legalább két konformációban fordul elő természetesen: Az ízeltlábú kitin főleg formában fordul elő α-Kitin (a keményítőhöz hasonló α-spirális spirális alakzatként [5]), puhatestűekben β-Kitinek (szórólapszerű). [6] [7] As γ-A kitin néha az α- és a β-kitin keveréke, amely a bogárlárvákban és a lábasfejűekben fordul elő. [8.]
A kitin színtelen. A rovarhéjak jól ismert barna színét (valamint szilárdságát) a szklerotin, egy szerkezeti fehérje okozza.
A kitin nagyrészt nem oldódik vizes, gyengén ionos és egészségre tolerálható szerves oldószerekben, erősen ionos oldószerekben az "oldhatóság" egy depolimerizáción alapul. Az "oldható kitin" általában kitin-hidroklorid, amelyek némelyike vízben is oldódik. [9]
bioszintézis
A természetben a kitin összetett struktúrákat alkot, amelyek többlépcsős folyamatban alakulnak ki. A kitinmolekulákat transzglikozilezéssel szintetizálják membránhoz kötött enzimek, az úgynevezett kitinszintetáz EC 2.4.1.16, amelyek uridin-difoszfát-N-acetil-glükózamint (UDPGlcNAc) használnak szubsztrátként. A gombák esetében például ez speciális vezikulákban, az úgynevezett kitoszómákban történik. A kitinmolekulák vagy a chitooligomerek az extracelluláris térben választódnak ki. A cellákon kívül különféle módosítások történnek, amelyek befolyásolják a tulajdonságokat. Az egyik a kitinázok részleges hidrolízise EC 3.2.1.14. A hidroláz mellett a kitinázoknak transzglikozidáz-aktivitása is van, így a kitin összekapcsolható a glükánokkal. Egy másik módosítás a részleges dezacetilezés speciális dezacetilázokkal. Néhány módosítatlan kitinmolekula kristályosodik és fehérjék révén részben kovalensen kapcsolódik más kitinmolekulákhoz. A kapott szupramolekuláris szerkezet további térhálósítással és különféle anyagok beépítésével érik meg. [10]
Biológiai jelentőség
A közhiedelemmel ellentétben a kitin nem felelős a (rovar) héj keménységéért. A kitin felelős a lágyságáért és rugalmasságáért. A rovar kutikulája csak a szerkezeti fehérje szklerotinnal kölcsönhatásban válik keménysé és stabilá. A meszet a rákokban is tárolják a keménység növelése érdekében.
A kitin a cellulóz után a második leggyakoribb biopolimer. Becslések szerint a világ kínálata 106–10 7 tonna. A fő részt a zooplankton apró rákjai alkotják (pl. Krill).
Vízi ízeltlábúakból és gombákból származó kitint használnak többek között. nak,-nek Vibrio cholerae, a kolera kórokozó, a kitináz enzim segítségével lebontva.
A kitinszintézist gátló hatóanyagok kitininhibitorokként ismertek, és rovarok és gombák leküzdésére szolgálnak.
A felfedezés története
A kitint Henrik Braconnot (a Nancy-i Botanikus Kert igazgatója) 1811-ben írta le először tudományosan anyagként (gombából), de még nem ezen a néven, hanem "gomba" néven. A francia Antoine Odier 1823-ban adta a nevet: ő a kakas vagy szárnyfedő alapján a görög „tunika” vagy „hüvely” szót vette fel, amelyben megtalálta az anyagot. [11]
Orvosi jelentőségű
A kitin a fontos kórokozók alkotóeleme is; a kórokozó gombák sejtfalaiban, a filariae hüvelyében és garatában, valamint a parazita férgek petéiben található meg. Az emlősök és a növények kitint lebontó kitinázokkal rendelkeznek védekezés céljából. Gaucher-kórban szenvedő betegeknél [12] rendkívül magas enzimértékeket találnak, amelyeket a terápia ellenőrzésére használnak. Más lizoszomális tárolási betegségekben és szarkoidos betegeknél [13] szintén megemelkedett az enzimszint a vérben. Súlyos asztma esetén a megnövekedett kitinázszint kimutatható a szérumban és a tüdőszövetben. [14]
használat
Bár a kitin mint biopolimer nagyon jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, és a cellulóz és a lignin mellett az egyik legelterjedtebb természetes polimer, a felhasználási tartomány viszonylag kicsi. A kitinből származó kitozánt kereskedelmi forgalomban a garnélarák héjmaradványaiból állítják elő, és főleg zsírblokkerként használják az élelmiszeriparban, valamint szűrőanyagként a víz kitermeléséhez vagy szennyvíztisztító telepeken, valamint szálak, habok, membránok és filmek (bioműanyagok) alapanyagaként. A kitozánt a fogkrémekben (Chitodent) is használják, papír és pamut adalékként, valamint az italiparban a felhősség kiváltására. A kitozánt a gyógyszeriparban kutatják annak mikrokapszulázására és farmakológiai szerek célzott felszabadítására történő felhasználása érdekében, többek között génterápia vektoraként.