¿Qué es la quitina? Estructura, función y ejemplos de la quitina
¿Qué es la quitina?
Los insectos y los bichos están a nuestro alrededor. Estas diminutas criaturas sobreviven a entornos hostiles debido a la protección de sus cubiertas exteriores, o exoesqueletos, que están hechos de quitina.
La quitina es un polisacárido grande hecho de moléculas de glucosa modificadas. Forma el exoesqueleto rígido de un escarabajo y el cuerpo blando de una oruga. La cantidad de quitina que se encuentra en diferentes organismos varía de una especie a otra.
La quitina es un aminopolisacárido grande, natural, hecho de residuos de N-acetilglucosamina. Es la segunda macromolécula natural más grande que se encuentra en la Tierra, después de la celulosa. Se estima que más de 100.000 millones de toneladas de quitina se producen anualmente en el medio ambiente y la mayor parte se encuentra en el océano. La quitina se ha identificado en los fósiles de insectos encontrados en Alemania que se remontan a la era Cenozoica (hace aproximadamente 33,7 a 23,8 millones de años) y en esponjas de 505 millones de años.
La palabra quitina está adaptada de la palabra francesa quitina , que significa cubrir. La quitina a menudo se confunde con una proteína. El contenido de nitrógeno en la estructura de la quitina es la razón de esto. Sin embargo, no es una proteína. La quitina está hecha de aminoazúcares y las proteínas están hechas de aminoácidos. Por tanto, comparte similitudes estructurales con la celulosa y similitudes funcionales con la queratina. Echemos un vistazo más de cerca a la estructura de la quitina para entender esto.
Estructura de la quitina
La quitina es un polisacárido que contiene nitrógeno. El nombre químico del biopolímero de quitina es poli (Beta-1,4-N-acetil-d-glucosamina). Los polisacáridos son cadenas largas de monosacáridos o azúcares. Cuando analizamos la palabra polisacárido, obtenemos poli, que significa muchos, y sacárido.lo que significa azúcar. Por lo tanto, es una molécula grande con muchas unidades de azúcares como glucosa, fructosa u otros derivados de la glucosa. Estos monosacáridos se combinan mediante enlaces glicosídicos. La mayoría de los polisacáridos son grandes y están formados por más de 20 unidades de azúcar monoméricas unidas entre sí. A diferencia de la celulosa, que es un polisacárido de la glucosa, la quitina une subunidades de un derivado de la glucosa, N-acetil-D-glucosamina (GlcNAc). Estas subunidades están unidas por enlaces covalentes Beta- (1-4).
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La quitina fue descubierta por primera vez en 1811 por Henri Braconnot, profesor de historia natural, quien la llamó “fongine”. Más tarde, en 1823, Odier lo llamó “quitina”. En 1929, el investigador Albert Hoffman describió por primera vez la estructura de la quitina.
La quitina es un componente importante del exoesqueleto de los eucariotas que generalmente carecen de huesos. La quitina proporciona una cubierta protectora a los organismos que la segregan. Los enlaces de hidrógeno entre los monómeros de quitina lo convierten en un material fuerte.
La quitina es un polímero pero no una proteína. La proteína está hecha de aminoácidos, mientras que la quitina está hecha de amino azúcares. La quitina tiene una función similar a la proteína, ya que ayuda a formar capas externas duras para proteger los cuerpos blandos de muchos organismos.
La quitina alfa, beta y gamma son las tres formas polimórficas de quitina identificadas a partir de estudios de difracción de rayos X. Las diferentes estructuras moleculares determinan las diferentes características y funciones de la quitina. La alfa-quitina es la forma más estable y fuerte de quitina, con sus cadenas de N-acetilglucosamina dispuestas en direcciones antiparalelas. La beta-quitina tiene cadenas dispuestas en una dirección paralela y la gamma-quitina tiene dos cadenas que comparten la misma polaridad y una dispuesta en la dirección opuesta.
¿Dónde se encuentra la quitina?
La quitina se puede encontrar en grandes cantidades en la naturaleza. Es sintetizado por una variedad de organismos que pertenecen a diferentes grupos taxonómicos.
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- La quitina se puede encontrar en la mayoría de los hongos, incluidos los que pertenecen a Deuteromycetes, Basidiomycetes, Ascomycetes y Chytridiomycetes. Estos hongos contienen principalmente alfa-quitina en sus paredes celulares. La cantidad de quitina presente varía según la especie.
- La quitina se encuentra en los artrópodos, que es el filo más grande del reino animal. Los artrópodos son animales invertebrados con cuerpo exoesqueleto segmentado y duro. El filo Arthropoda se divide en cuatro grupos: insectos, miriápodos, arácnidos y crustáceos. El exoesqueleto quitinoso se encuentra en insectos como mariposas, orugas, escarabajos y grillos. La quitina representa del 20 al 50 por ciento del peso corporal de un insecto. También se encuentra en el exoesqueleto de arañas, cangrejos, cangrejos de río, langostas, camarones, calamares, percebes y sepias.
- La quitina no es producida por bacterias, protistas, mamíferos y humanos. Sin embargo, pueden digerir la quitina usando una enzima, la quitinasa, que está presente en el jugo digestivo.
Función de quitina
La función básica de la quitina es brindar apoyo estructural y protección a diferentes organismos. Desempeña un papel crucial en la protección de los animales de lesiones al mantener cubiertos los tejidos blandos del cuerpo. También ayuda a mantener la forma del animal y previene la pérdida de líquidos y la deshidratación de los tejidos. El exoesqueleto quitinoso defiende contra los depredadores, ya que su gruesa capa exterior permite a los animales resistir las fuerzas ejercidas por los depredadores.
La quitina es un componente estructural muy importante de la pared celular de los hongos, que ayuda a mantener la integridad, la forma y la fuerza del organismo.
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¿Cómo se produce la quitina?
La biosíntesis de quitina implica una serie de reacciones en cascada catalizadas por la enzima quitina sintasa. Estas son glicosiltransferasas presentes en la membrana del organismo. La síntesis implica una cadena de reacciones enzimáticas para la conversión de azúcares en N-acetilglucosamina, la producción de N-acetilglucosamina activada y, finalmente, la polimerización de unidades de N-acetilglucosamina por la quitina sintasa para formar una cadena larga de unidades de N-acetilglucosamina. El quitosano es un derivado de la quitina con pocos grupos N-acetilo. El quitosano y la amino glucosa son dos importantes derivados de la quitina que tienen varias aplicaciones.
En insectos y artrópodos, la quitina se libera de la epidermis para formar una capa gruesa y protectora. Sin embargo, a medida que pasa el tiempo, el exoesqueleto limita el crecimiento del insecto. Para evitar la asfixia, los insectos se deshacen de sus viejos exoesqueletos y desarrollan otros nuevos. Muda de insectos, que implica el desprendimiento del exoesqueleto antiguo y la regeneración del exoesqueleto de quitina. Los insectos son especialmente vulnerables a los depredadores durante este período. Los insectos sintetizan y degradan la quitina de una manera muy controlada.
La quitina es translúcida y resistente en su forma pura, pero también se combina con otros materiales para formar una estructura exterior fuerte. Por ejemplo, en los artrópodos se combina con las proteínas, mientras que en los crustáceos se combina con el carbonato de calcio. Este material hace que el exoesqueleto y los caparazones sean duros, duros y rígidos.
Las propiedades fisicoquímicas únicas de la quitina y las nuevas regulaciones de la industria pesquera sobre el vertido de exoesqueletos de crustáceos han despertado el interés de muchas industrias farmacéuticas por su uso como materia prima. Puede extraerse para uso industrial mediante métodos químicos y biológicos.
Usos humanos de la quitina
Varias propiedades de la quitina, como la flexibilidad, la biocompatibilidad, la eliminación y las propiedades antimicrobianas, lo convierten en un biopolímero prometedor. La quitina se ha utilizado ampliamente en las industrias cosmética, agrícola, médica, farmacéutica y como fuente de fibra alimentaria.
Aplicaciones biomédicas de la quitina
- La quitina y sus derivados se utilizan en varios productos biomédicos como hilos quirúrgicos, vendajes para heridas, lentes de contacto y piel artificial.
- Las propiedades antimicrobianas y de biocompatibilidad de la quitina se utilizan para desarrollar hidrogeles de beta-quitina para la cicatrización de heridas. Muchos estudios in vitro y en animales muestran efectos beneficiosos de la quitina y sus derivados sobre la cicatrización de heridas.
- El quitosano, un derivado de la quitina, se utiliza en quimioterapia para la administración de fármacos y como vehículo portador de genes. La quitina y sus derivados ejecutan efectos anticancerígenos con efectos secundarios reducidos cuando se conjugan con agentes anticancerígenos.
Aplicaciones agrícolas de la quitina
- Los derivados del quitosano de la quitina son eficaces para controlar las enfermedades de las plantas. Se utilizan como fertilizantes para el acondicionamiento del suelo.
- Los estudios de plantas muestran mejoras en el mecanismo defensivo de las plantas cuando se agregan derivados de la quitina al suelo como fertilizantes.
Usos cosméticos y cosméticos de la quitina
- Los derivados del quitosano se utilizan en áreas cosméticas como el cuidado de la piel, el cuidado del cabello y el cuidado bucal.
- Los estudios en animales muestran los efectos positivos de los oligosacáridos de quitosano para reducir el envejecimiento de la piel.
- El quitosano se utiliza en varios productos cosméticos acondicionadores de la piel, acondicionadores del cabello y de protección solar.
La quitina como fuente prebiótica
- La quitina también se utiliza como fuente prebiótica mediante el consumo de insectos comestibles.
- Los investigadores han estudiado los efectos de la entomofagia o la práctica de comer insectos. Los estudios muestran mejoras en la microbiología intestinal y las funciones gastrointestinales en personas que consumen insectos comestibles.
- La quitina es el componente principal de los exoesqueletos de insectos y se considera una fibra insoluble con el potencial de mejorar las funciones gastrointestinales.
Resumen de la lección
La quitina es un biopolímero natural y abundante.. Se encuentra comúnmente en las paredes celulares de hongos, exoesqueletos de insectos, caparazones de crustáceos y en otros organismos eucariotas inferiores. La quitina y su derivado, el quitosano, tienen estructuras similares a la celulosa. La función principal de la quitina en los organismos es brindar protección y fuerza a sus frágiles cuerpos. Mantiene la forma del cuerpo y evita la pérdida de agua. Debido a su biocompatibilidad, no toxicidad y biodegradabilidad, tiene amplias aplicaciones en las industrias médica, agrícola y cosmética. La quitina y el quitosano poseen propiedades únicas que los convierten en biopolímeros ideales con varias aplicaciones. Los avances en la investigación de la quitina, combinados con las propiedades bioquímicas óptimas de la quitina y el quitosano, podrían crear aún más aplicaciones en el futuro.
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