Chitină

Identificare
Chitină

Proiecție Haworth a moleculei
Număr CAS	1398-61-4
PubChem CID	6857375
Masă molară	203,1925 g/mol
Sunt folosite unitățile SI și condițiile de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.
Modifică date / text

În biologie, chitina (C₈H₁₃N O₅)_n este o polizaharidă, o substanță organică asemănătoare cu celuloza, care formează exoscheletul insectelor sau al altor artropode, (crustacee sau arahnide). Se întâlnește de asemenea în alte regnuri, precum licheni sau anumite specii de ciuperci. De exemplu, carapacea unui crab conține 25% chitină și 75% carbonat de calciu.

Istorie

În 1821 francezul Henri Bracon (Braconnot), directorul grădinii botanice din Nancy, a găsit în ciuperci o substanță insolubilă în acid sulfuric, pe care a numit-o fungin.^[1] Chitina a fost prima dată izolată din carapacea tarantulei. Termenul chitină a fost propus de către omul de știință francez A. Odio în 1823, în timp ce investiga carapacea insectelor.

Etimologie

Chitină vine din cuvantul χιτών din greaca veche, semnificând tunică, derivat în limba greacă modernă în chitōn - moluscă. Alte surse pot fi cuvântul semitic "*kittan", sau cuvintele akkadiene "kitû" ori "kita’um", însemnând in, respectiv haine, sau cuvântul sumerian "gada" sau "gida".^[2] În română cuvăntul a fost preluat din francezul "chitine", apărut în 1836.

Proprietățile chimice și fizice ale moleculei

Este un zahăr modificat care conține azot, polizaharid, din grupa acetilglucozaminei (N-acetil-glucosamină) legate între ele prin legătură de tip covalent β-1,4 (similare cu legăturile dintre grupuri de glucoză în moleculele de celuloză). Astfel chitina poate fi descrisă ca celuloză cu un grup de hidroxil al fiecărui monomer înlocuit cu un grup de acetilamină. Această formulă permite legături mai strânse între atomii de hidrogen ai polimerilor alăturați, rezultănd într-un material mai rezistent. Numele chimic al moleculei este poli N acetil D glucosamina, β-(1,4)-2-Acetamido-2-dezoxi-D-glucoză sau simplu N-acetill-D-glucozamină β-(1,4) N-acetil-D-glucozamină.

În formă pură, chitina este translucidă, pliabilă, rezistentă și dură. La artropode este adesea modificată, fiind încorporată într-o matrice proteică dură care formează exoscheletul. În forma pura are o textură și consistență de piele, dar combinată cu carbonat de calciu, devine mult mai rezistentă. Diferența între forma modificată și cea nemodificată se poate vedea comparănd o omidă (nemodificată) cu un gândac (modificată). Cu toate ca este translucidă, dimensiuni diferinte ale straturilor paralele de microfibre pot crea culori structurale, datorită fenomenului de interferență.^[3]^[4].

Record fosil

Chitina este prezentă în exoscheletul artropodelor din Cambrian, precum trilobiții. Cea mai veche mostră de chitină datează din Oligocen, cu 25 milione de ani în urmă.^[5]^[6]

Biosinteză și rol biologic

Chitina este unul din constituenții cuticulei la insecte, păienjeni sau crustacee, și are rol protector. Combinată cu carbonatul de calciu ea devine rigidă și formează exoscheletul crustaceelor, de exemplu al melcilor. Chitina găsită în cuticul artropodelor este chitină alfa, în care lanțurile de molecule de chitină sunt alineate de manieră antiparalelă prin legături de hidrogen. La brahiopode, la cefalopode și la anelide se găsește chitină beta unde lanțurile de molecule sunt aliniate de manieră paralelă. Chitina gama este mai rară, întâlnită la brahiopode. La ciuperci, chitina este un component esențial al peretelui lateral și protejează celule fungince de mediul încojurător. Chitina participă activ în rigiditatea peretului fungal. Polimerul de chitină de origine biologică este sintetizat prin activitate enzimatică numită sinteza chitinei. În Saccharomyces cerevisiae au loc mai multe activități de sinteză a chitinei în locații diferite intracelular și la anumite etape ale înmugurire a acestei ciuperci unicelulare.

Utilizare

Acest component organic este în general bine suportat de către țesuturile biologice, și este utilizat în cosmetică sau în tratamentul arsurilor. În chirurgie este utilizat ca fir chirurgical, datorită rezistenței, flexibilității și faptului că este biodegradabil, resorbindu-se pe măsură ce rana se vindecă. Se pare că are proprietăți care accelerează vindecarea rănilor la oameni.^[7]

Ocupații asociate cu nivele înalte de chitină, cum ar fi prepararea crustaceelor, sunt predispuse unor rate crescute de astm. Studii recente arată că chitina poate juca un rol în introducerea de alergii la oameni. Șoarecii tratați cu chitină dezvoltă un răspuns alergen, caracterizat prin creșterea proteinei interleukin-4 în celulele sistemului imunitar. Pentru acești șoareci, un tratament adițional cu enzima chitinoasă anulează răspunsul.^[8]

Chitină este de asemenea folosit pentru a filtra apelor uzate: aceasta face lanțuri de care se atașează elemente ionizabile a materiei organice (vezi chitosan). Este folosită în industria alimentară la fabricarea sucurilor.^[9].

Studii recente arată că chitina induce o creștere a efectivității mecanismelor de apărare ale plantelor.^[10] Este menționată și ca îngrașământ care poate îmbunătății producția.^[11] Chitosan este derivat din chitină și este folosit ca element de biocontrol în agricultură și horticultură.

Chitina este folosită în industrie în multe procese. Este folosită ca aditiv pentru a stabiliză și pentru a da consistență mâncărurilor sau produselor farmaceutice. De asemenea acționează ca un liant în vopsele, materiale textile sau adezivi. Membrane de separare și rășini pentru schimbul de ioni pot fi produse din chitină.

Cantități disponibile

Chitina este al doilea polimer produs în lume după celuloză. Se produce din crustacee marine, iar producția este estimată la 2,3.10⁹ t (~1 g/an/m²)^[12] din care:

- 90% din zooplancton și krill;

- 2.10⁶ t/an decapode mari, (crabi și languste).

Este estimat că s-ar putea produce 75000 de tone de chitină pe an prin captură de moluște.^[13].

Vezi și

Chitosan se produce din carapace de crevete și alte crustacee marine, precum *Pandalus borealis*, în foto.^[14]

Referințe

^ 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, 09 februarie 1991.
^ American Heritage dictionary of the English Language: Fourth Edition. 2000. entry for chiton
^ „Γερμανικό βιβλίο για Polymer-Opale” (PDF). Arhivat din original (PDF) la 20 ianuarie 2007. Accesat în 1 iunie 2011.
^ Iridescent
^ Briggs, DEG (29 ianuarie 1999). „Molecular taphonomy of animal and plant cuticles: selective preservation and diagenesis”. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 354 (1379): 7–17. doi:10.1098/rstb.1999.0356. PMC 1692454 .
^ Preservation of Chitin in 25-Million-Year-Old Fossils
^ Bhuvanesh Gupta,Abha Arorab,Shalini Saxenaa and Mohammad Sarwar Alam (iulie 2008). „Preparation of chitosan–polyethylene glycol coated cotton membranes for wound dressings: preparation and characterization”. Polymers for Advanced Technologies. 20: 58–65. doi:10.1002/pat.1280. ^{[nefuncțională]}</
^ Tiffany A. Reese, Hong-Erh Liang, Andrew M. Tager, Andrew D. Luster, Nico Van Rooijen, David Voehringer & Richard M. Locksley (3 mai 2007). „Chitin induces accumulation in tissue of innate immune cells associated with allergy”. Nature. 447 (7140): 92–96. doi:10.1038/nature05746. PMC 2527589 . PMID 17450126.
^ Codex alimentarius (2010). „Répertoire des auxiliaires technologiques”. https://www.codexalimentarius.net. Parametru necunoscut |accesat la= ignorat (ajutor); Legătură externa în |site= (ajutor)^{[nefuncțională]}
^ „Linden, J., Stoner, R., Knutson, K. Gardner-Hughes, C. "Organic Disease Control Elicitors". Agro Food Industry Hi-Te (p12-15 Oct 2000)” (PDF). Arhivat din original (PDF) la 6 iulie 2007. Accesat în 1 iunie 2011.
^ „Chitosan derived from chitin, Chitosan Natural Biocontrol for Agricutlural & Horticultural use”.
^ Jeuniaux C., Voss-Foucart M-F., Bussers J-C. (9 aprilie 1993). „La production de chitine par les crustacés dans les écosystèmes marins” (PDF). Parametru necunoscut |éditeur= ignorat (posibil, |editor=?) (ajutor)
^ Nanotechnologies for Bio-inspired polySaccharides: biological 'decoys' designed as knowledge-based, multifunctional biomaterials Arhivat în 5 ianuarie 2009, la Wayback Machine. NanoBioSaccharides consulté le 03-02-2009
^ Shahidi, F. and Synowiecki, J. (1991). „Isolation and characterization of nutrients and value-added products from snow crab (Chionoecetes opilio) and shrimp (Pandalus borealis) processing discards” (PDF). Journal of Agricultural and Food Chemistry. American Chemical Society. 39 (8): 1527–1532. doi:10.1021/jf00008a032.

[1] 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, 09 februarie 1991.

[2] American Heritage dictionary of the English Language: Fourth Edition. 2000. entry for chiton

[3] „Γερμανικό βιβλίο για Polymer-Opale” (PDF). Arhivat din original (PDF) la 20 ianuarie 2007. Accesat în 1 iunie 2011.

[Iridescent-4] Iridescent

[Briggs1999-5] Briggs, DEG (29 ianuarie 1999). „Molecular taphonomy of animal and plant cuticles: selective preservation and diagenesis”. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 354 (1379): 7–17. doi:10.1098/rstb.1999.0356. PMC 1692454 .

[6] Preservation of Chitin in 25-Million-Year-Old Fossils

[7] Bhuvanesh Gupta,Abha Arorab,Shalini Saxenaa and Mohammad Sarwar Alam (iulie 2008). „Preparation of chitosan–polyethylene glycol coated cotton membranes for wound dressings: preparation and characterization”. Polymers for Advanced Technologies. 20: 58–65. doi:10.1002/pat.1280. ^{[nefuncțională]}</

[pmid17450126-8] Tiffany A. Reese, Hong-Erh Liang, Andrew M. Tager, Andrew D. Luster, Nico Van Rooijen, David Voehringer & Richard M. Locksley (3 mai 2007). „Chitin induces accumulation in tissue of innate immune cells associated with allergy”. Nature. 447 (7140): 92–96. doi:10.1038/nature05746. PMC 2527589 . PMID 17450126.

[9] Codex alimentarius (2010). „Répertoire des auxiliaires technologiques”. https://www.codexalimentarius.net. Parametru necunoscut |accesat la= ignorat (ajutor); Legătură externa în |site= (ajutor)^{[nefuncțională]}

[10] „Linden, J., Stoner, R., Knutson, K. Gardner-Hughes, C. "Organic Disease Control Elicitors". Agro Food Industry Hi-Te (p12-15 Oct 2000)” (PDF). Arhivat din original (PDF) la 6 iulie 2007. Accesat în 1 iunie 2011.

[11] „Chitosan derived from chitin, Chitosan Natural Biocontrol for Agricutlural & Horticultural use”.

[12] Jeuniaux C., Voss-Foucart M-F., Bussers J-C. (9 aprilie 1993). „La production de chitine par les crustacés dans les écosystèmes marins” (PDF). Parametru necunoscut |éditeur= ignorat (posibil, |editor=?) (ajutor)

[13] Nanotechnologies for Bio-inspired polySaccharides: biological 'decoys' designed as knowledge-based, multifunctional biomaterials Arhivat în 5 ianuarie 2009, la Wayback Machine. NanoBioSaccharides consulté le 03-02-2009

[14] Shahidi, F. and Synowiecki, J. (1991). „Isolation and characterization of nutrients and value-added products from snow crab (Chionoecetes opilio) and shrimp (Pandalus borealis) processing discards” (PDF). Journal of Agricultural and Food Chemistry. American Chemical Society. 39 (8): 1527–1532. doi:10.1021/jf00008a032.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]