Какие функции выполняет хитиновый покров кратко

Обновлено: 02.07.2024

имеет твердый покров, основу которого составляет органическое вещество - хитин. Этот легкий, но твердый хитиновый покров защищает мягкие части тела животного. Кроме того, он служит наружным скелетом, так как изнутри к нему прикрепляются мышцы. Твердые покровы рака зеленовато-бурого цвета. Эта защитная окраска делает его невидимым на фоне темного дна. Красящие вещества покровов при варке рака разрушаются и изменяют свой цвет - рак становится красным.

Этот легкий, но твердый хитиновый покров защищает мягкие части тела животного. Кроме того, он служит наружным скелетом, так как изнутри к нему прикрепляются мышцы.

Биология

У всех ракообразных, паукообразных и насекомых имеется наружный скелет. Хитиновый покров членистоногих создаёт плотную оболочку, которая служит для защиты внутренних органов и закрепления мышц. Экзоскелет не позволяет влаге испаряться с поверхности тела, благодаря чему членистоногие смогли освоить практически все среды обитания. Они живут на поверхности земли, в воде и воздухе. В биологии этих животных подразделяют на три основных класса.

Описание вещества

полупрозрачное или бесцветное;
твёрдое;
жёсткое на ощупь;
не растворяется в воде.

Хитин в чистом виде довольно сложно найти в природе. Обычно он представлен вместе с другими полисахаридами. Эти вещества соединяются с белками.

Впервые чистый хитин выделили из панциря тарантула. А название появилось в 1823 году, когда французский учёный Одье занимался исследованием этих животных.

Наружная оболочка членистоногих в основном состоит из хитинизированной кутикулы. Такой покров защищает тело от механических повреждений, а также воздействия окружающей среды.

Вещество синтезируется в теле различных червей и кишечнополостных животных. Каждый год на планете образуется и распадается примерно 10 млрд тонн хитина. В промышленных условиях из этого вещества изготавливают хитозан. Для этого используются панцири представителей класса ракообразных. Его применяют в качестве пищевой добавки для животных, а также для изготовления косметики, медицинских препаратов, продуктов питания.

Биологическое значение

Хитин считается вторым по распространённости природным полисахаридом. Он встречается в экзоскелете большинства насекомых и ракообразных, а также является компонентом клеточной стенки у некоторых грибов.

Другие организмы, которые синтезируют хитин:

губки;
кишечнополостные;
нематоды;
моллюски.

У насекомых хитин синтезируется главным образом в панцире. Предшественниками этого вещества могут быть трегалоза и гликоген.

Хитин обычно сочетается с другими соединениями (например, карбонатом кальция), образуя более прочный композитный материал. Чистый хитин или карбонат кальция сами по себе были бы хрупкими и не такими жёсткими, как композит.

У насекомых и ракообразных, которые подвергаются линьке и метаморфозам, деградация и синтез хитина происходят одновременно и согласованно. Ферментативная система разлагает вещество в экзоскелетах и оболочках кишечника на мономерные компоненты, особенно во время линьки.

Хитин служит защитным покровом и механической опорой для организмов, которые его производят. У членистоногих это вещество является важнейшим компонентом их экзоскелета. Хитин также присутствует в теле, подкладке кишечника, слюнных железах, частях рта и точках закрепления мышц.

Хитинизированный экзоскелет выполняет следующие функции:

Опорная.
Крепёжная. На хитиновом покрове закрепляются мышцы.
Увлажняющая. В оболочке присутствуют железы, которые вырабатывают специальный секрет, предотвращающий пересыхание животного на суше.
Защитная. Плотный экзоскелет защищает внутренние органы от повреждений.
Двигательная. Все представители членистоногих благодаря своему строению могут быстро передвигаться.

Отдельные части наружного скелета в ходе эволюции трансформировались в челюсти и клешни. Эти органы позволяют животному захватывать добычу и пережёвывать пищу. Хитиновый покров является для них жизненно необходимым.

Представители членистоногих

Тип членистоногих так называется из-за своей морфологии. Эти животные имеют сегментированное тело и конечности. Хотя видовое многообразие очень широкое, все представители членистоногих имеют общие черты. Например, их тело состоит из трёх частей. Это голова, грудь и брюшко.

На голове расположены органы осязания, которые представлены усиками. Также там находятся глаза. Грудь несёт членистые конечности и крылья, благодаря которым животное может летать. На брюшке конечности отсутствуют либо они являются видоизменёнными. Например, у паукообразных брюшные лапы трансформировались в паутинные железы.

У всех видов членистоногих тело покрыто хитиновой кутикулой. Из-за неспособности к растяжению внешнего скелета животным приходится периодически линять.

Тип членистоногих подразделяется на три класса:

ракообразные;
паукообразные;
насекомые.

У каждого из них есть свои характерные признаки и особенности. У ракообразных на голове присутствует 2 пары усиков, а также жабры. Хоть они и являются водными обитателями, определённые виды могут жить на суше.

Паукообразных достаточно просто отличить по их внешним признакам. Тело у этих животных состоит из двух отделов: головогруди и брюшка. На головогруди расположено четыре пары ходильных лап. Также у пауков есть хелицеры и ногощупальца. Это особый тип конечностей, который необходим для питания.

Характерным отличием насекомых является то, что их тело состоит из 3 отделов. На груди у них находится три пары конечностей. Большинство видов имеют крылья.

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:

Угнетает развитие раковых клеток.
Улучшает иммунитет.
Защищает от радиоактивного излучения.
Снижает риск возникновения инсультов и инфарктов.
Борется с воспалениями.
Улучшает пищеварение.
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.

Сейчас исследования хитозана и хитина продолжаются. Работой занимаются учёные, состоящие в Российском хитиновом обществе, которое была образовано в 2000 году. В его состав входят и исследователи из смежных областей науки, а также медицины и промышленности.

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.

В школьном курсе биологии изучают тип членистоногие. К ним относят насекомых, ракообразных, паукообразных и многоножек. Этот тип по своему количеству составляет почти 80% всего живого на земле. Хитиновый покров членистоногих является общим признаком этих существ. Суть в том, что организмы этого типа не имеют скелета в привычном его понимании. Вместо него, у них есть экзоскелет (панцирь). Именно его называют хитиновым покровом.

Свойства и состав хитина

Слово "хитин" в переводе с греческого означает "оболочка", "кожа", "одежда". Вещество является природным полимером, в основу которого входит N-ацетилглюкозамин. Его структура напоминает целлюлозу и имеет следующие свойства:

жёсткость и твёрдость;
не растворяется в воде;
имеет полупрозрачный вид.

Хитин в природе практически не попадается в чистом виде. Обычно он представлен вместе с другими полисахаридами.

Впервые этот элемент был выделен из оболочки тарантула. В 1823 году французский учёный А. Одье проводил исследования покрова насекомых и тогда придумал название полученного вещества — хитин.

Этот элемент входит в состав клеточных стенок бактерий и грибов, выполняет функцию наружного скелета членистоногих. Благодаря своим органическим свойствам он выполняет защитную роль тела снаружи как от механических, так и химических воздействий.

Каждый год в живых организмах распадается и образуется около 10 млрд тонн этого вещества. В промышленных производствах из него получают хитозан, который нашёл применение в косметологии, пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве.

Строение оболочки

Если посмотреть на хитиновую оболочку под микроскопом, то можно увидеть, что она состоит из двух слоёв клеток:

У ракообразных хитин пропитан солями кальция. Такой состав придаёт оболочке прочность, которая чем-то напоминают броню. Она способна защитить живое существо от какой-либо опасности внешнего мира.

Наземные представители, относящиеся к типу членистоногих, поверх своей хитиновой оболочки имеют вещество, напоминающее воск. Такой состав спасает организм от потери влаги. У паукообразных же эта оболочка пропитана белком.

Биологическое значение

Хитинизированный наружный скелет членистоногим нужен для того же, для чего позвоночным - эндоскелет. Он выполняет следующие функции:

служит опорой живому организму;
к хитиновому покрову изнутри прикрепляются мышцы;
защищает тело от физических воздействий;
придаёт форму животному;
в состав входит кутикула с содержанием железы, которая вырабатывает секрет, защищающий живой организм от высыхания.

Хитиновый покров не выполняет функции внутреннего скелета.

Хитинизированный слой довольно плотный. Он не даёт расти живому организму. Распределение по толщине на теле разное. Например, слой у спины толще, чем у конечностей. Поэтому у членистоногих время от времени начинается процесс линьки. В этот период они меняют свой покров. В момент, когда твердеет новая оболочка, животное быстро растёт.

В некоторых случаях в ходе эволюции экзоскелет образовался в клешни и челюсти, позволяющие хватать, дробить и жевать добычу. Ученные сходятся во мнении, что хитиновый покров жизненно необходим для выживания и дальнейшего существования членистоногих.

Если рассматривать летающих и прыгающих представителей типа, то здесь особая важность в том, что хитин лёгок. Это позволяет насекомым быстро прыгать и летать.

Хитиновый покров является особым природным соединением, которое обладает плотной структурой и выполняет роль опорно-двигательной системы представителей типа членистоногих.

Хитиновый покров у членистоногих — это экзоскелет, который выполняет опорную и защитную функции. Скелет, только наоборот. Наружный скелет, похожий на скафандр или панцирь. По прочности он превосходит человеческие кости. Изнутри к нему прикрепляются мышцы. Такая твердая и нерастяжимая оболочка мешает некоторым членистоногим увеличиваться в размере, поэтому им приходится время от времени ее сбрасывать.

Состав хитинового покрова

По своему составу он схож с целлюлозой, и еще в недавнем времени был обсуждаем только в биологии. Выделен хитин был впервые из покрова тарантулов ученым А. Одье.

Для разных видов хитиновый покров может быть пропитан либо солями кальция (характерно для ракообразных), либо белком — это свойственно насекомым.

Поэтому у раков панцирь очень твердый, а в классе паукообразных — мягкий. А клещи, например, обладая мягким покровом, могут увеличиваться в размере в сотню раз. А еще у некоторых наземных членистоногих панцирь может быть пропитан воскоподобным составом, чтобы предотвратить чрезмерную потерю воды.

Что есть хитин

Хитин в чистом виде — бесцветное вещество. Он аморфен, нерастворим практически в любых жидкостях. Растворяется в некоторых видах солей. В минеральных концентрированных кислотах он как бы растворяется, но при этом еще происходит и его разложение.

Помимо собственно хитина, в экзоскелет входят и другие полисахариды и белковые соединения.

Хитин получают из хитинсодержащего сырья, а именно из панцирей камчатского краба (считается лучшим сырьем), а также из пчелиного подмора, кутикул тараканов, панцирей речного рака и т. д.

Структура экзоскелета

Хитиновый слой, который еще называют кутикулой, сложен по структуре. Есть три типа кутикул:

артроподный — полисахаридно-белковые компоненты — у членистоногих (в большей степени) и водных обитателей — книдарий, оболочников, моллюсков.
аннелидный — в основе коллагеновые волокна — тип, характерный для кольчатых червей.
нематодный — тип, свойственный нематодам, состоящий в основном из волокон коллагена

внутренняя мягкая часть, та что ближе к телу называется эндокутикулой (кутикула — кожица, эндо — внутри). В ее составе есть белок резилин, схожий по своим свойствам с резиной. Располагается он в местах сочленения конечностей. Его довольно много, например, в конечностях у блох. Именно благодаря этому они обладают такой прыгучестью.
экзокутикула (экзо — наружный) расположена над эндокутикулой и уже над ней располагаются мышцы. Она уже менее эластична и содержит красящий пигмент, который определяет окраску хозяина и выросты на его теле. В эту часть хитинового покроя входит склеротонин, который обуславливает жесткость конструкции и препятствует росту насекомого. Поэтому рост происходит только во время линьки.
третий слой называется эпикутикулой (эпи — внешний). Состоит он из воска и предотвращает обезвоживание и проникновение чуждых микроорганизмов в тело хозяина.

Немного о хитозане

Хитозан — природный полимер, составляющая хитина. Их уникальные свойства все больше обращают на себя внимание. Этим полимерам свойственна биологическая активность, они совместимы с человеческими тканями.

Они, ввиду своего природного происхождения, не загрязняют окружающую среду.

Получают хитозан обработкой хитина 40−50%-ным раствором щелочи при температуре 110−140 оС в течение продолжительного времени. Практическое применение хитозана лежит в широких областях:

хитозан, обладая низкой токсичностью и прекрасной совместимостью с тканями человека, может, а также способностью к регенерации тканей, очень интересен для медицины. Его возможно применять при лечении ожогов и гнойных ран.
благодаря химической способности хитозана связываться с металлами, этот компонент успешно может применяться для очистки сточных вод
велики перспективы использования этого полимера в целлюлозно-бумажной промышленности. При нанесении его на целлюлозное волокно повышается прочность бумажного полотна даже в мокром виде.
бактерицидные свойства хитозана нашли свое применение и в пищевой промышленности. Пленка из хитозана, нанесенная тонким слоем на овощи и фрукты, а также мороженую рыбу, позволяет увеличивать срок их хранения.
ввиду того что хитозан относится к волокнам, которые не усваиваются организмом, возможно использование его в качестве энтеросорбента. Рассматривают его применение в качестве противоопухолевого препарата.
в сельском хозяйстве были проведены эксперименты по добавлению хитозана в загрязненные корма для коров. В результате произошло снижение вредных веществ в молоке. А еще хитозановые препараты могут защитить клубни растений от патогенов (был такой опыт применения в США).
положительные результаты показали опыты по применению хитозана в качестве сорбента для снижения холестерина, а также улучшения других клинических показателей крови.
косметологи используют хитозан в виде кремов и мазей, как средство, увеличивающее кровообращения в капиллярах, замедляющему старение. Хитозан способен образовать на коже защитный слой и препятствует обезвоживанию (имеются, однако, и противопоказания).

У нас в стране вопросами по практическому применению хитина и хитозана занимается Российское хитиновое общество, организация, которая объединяет на добровольной основе ученых, изучающих данное направление.