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Chitin

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de quitina

A quitina é um polissacarídeo estrutural grande feito de cadeias de glicose modificada. A quitina é encontrada nos exoesqueletos dos insetos, nas paredes celulares dos fungos e certas estruturas duras em invertebrados e peixes. Em termos de abundância, a quitina é a segunda para apenas celulose. Na biosfera, mais de 1 bilhão de toneladas de quitina são sintetizadas a cada ano por organismos. Essa molécula extremamente versátil pode formar estruturas sólidas por conta própria, como em asas de insetos, ou pode combinar com outros componentes, como carbonato de cálcio, para fazer substâncias ainda mais fortes, como a concha de um molusco.

Como a celulose, nenhum animal de vertebrado pode digerir a quitina por conta própria. Os animais que comem uma dieta de insetos geralmente têm bactérias simbióticas e protozoários que podem quebrar a quitina fibrosa nas moléculas de glicose que a compõem. No entanto, como a quitina é uma molécula biodegradável que se dissolve ao longo do tempo, ela é usada em várias aplicações industriais, como rosca cirúrgica e ligantes para corantes e colas.

Função da quitina

A quitina, como celulose e queratina, é um polímero estrutural. Feito de monômeros menores, ou monossacarídeos, os polímeros estruturais formam fibras fortes. Quando secretados dentro ou fora das células de maneira organizada, as fibras formam ligações fracas entre si. Isso adiciona força a toda a estrutura. A quitina e a celulose são feitas de monômeros de glicose, enquanto a queratina é uma proteína fibrosa. Os vários polímeros estruturais surgiram no início da evolução da vida, porque são vistos apenas em certos grupos. A celulose é exclusiva de plantas, queratina para animais e quitina para os artrópodes, moluscos e fungos. A quitina e a celulose evoluíram no início da história da vida, enquanto a queratina surgiu em certos animais muito tempo depois que as plantas e os fungos se ramificaram dos outros eucariotos.

Estrutura da quitina

A quitina é composta de monossacarídeos de glicose modificados. A glicose existe como um anel de moléculas de carbono e oxigênio. As ligações entre moléculas de glicose são conhecidas como ligações glicosídicas. Os oxigênios que normalmente formam grupos hidroxila ligados ao anel de carbono também podem formar uma ligação com outro carbono em vez de um hidrogênio. Dessa maneira, os monossacarídeos podem ser ligados em cadeias longas. A quitina é formada por uma série de ligações glicosídicas entre moléculas de glicose substituídas.

A quitina é diferente da celulose devido à substituição que ocorre na molécula de glicose. Em vez de um grupo hidroxila (OH), as moléculas de glicose na quitina têm um grupo de amílio ligado que consiste em carbono e nitrogênio. O nitrogênio é uma molécula eletricamente positiva, enquanto o oxigênio ligado ao grupo é eletricamente negativo. Isso produz um dipolo na molécula, que aumenta as ligações de hidrogênio que podem se formar entre essas moléculas e as moléculas ao seu redor. Quando combinados em uma matriz com vários compostos e outras moléculas de quitina, a estrutura resultante pode ser muito difícil devido a todas as interações fracas entre moléculas próximas.

Exemplos de quitina

Quitina em artrópodes

Um dos grupos mais diversos de animais do mundo são os artrópodes. Os artrópodes são animais invertebrados que têm um plano corporal segmentado e exoesqueleto duro feito de quitina e várias proteínas. A combinação de um plano corporal protegido que existe em segmentos variáveis é extremamente bem -sucedido em muitos ecossistemas diferentes. Os artrópodes existem em todos os lugares, desde o fundo do oceano até os lugares mais altos, os organismos habitam. Os artrópodes também variam em tamanho de ácaros microscópicos que vivem na base de cabelos a caranguejos gigantes e insetos que podem ter metros de comprimento. Os exoesqueletos de todas essas criaturas consistem em quitina depositadas junto com proteínas estruturais. Misturada com proteínas diferentes, a quitina também faz com que as asas de muitos insetos como um material mais flexível. A adaptabilidade da quitina a ser moldada nessas formas diferentes permitiu que os artrópodes evoluissem para milhões de formas diferentes.

Chitina em fungos

Em fungos, a quitina é usada para criar uma parede celular. Assim como a celulose nas plantas, a quitina é depositada extracelularmente com proteínas e outras moléculas. Isso forma uma parede celular rígida entre as células, que ajudam os organismos a manter sua forma. Assim como nas células vegetais, a água pode ser retida nas células para criar pressão da água contra a parede celular. Isso é conhecido como pressão do turgor e aumenta a força de cada célula. Os fungos são capazes de empurrar várias camadas de lixo de folhas à medida que crescem, o que pode pesar vários quilos. Isso vem em parte da força da quitina como uma fibra estrutural.

Chitina em moluscos

A quitina é vista em uma variedade de outras formas nos moluscos. A quitina é usada nos moluscos inferiores e nos cefalópodes mais derivados. Em moluscos como os caracóis, a quitina faz parte das radulae, um órgão que se parece com uma língua cravada. Os moluscos usam as radulas para raspar as algas e outros alimentos das superfícies duras em que cresce. Os cefalópodes também usam quitina, mas para formar um bico que pode ser usado para morder as conchas duras de seus itens de presa. Ironicamente, a maioria dos itens de presa são artrópodes e suas conchas também são feitas de quitina.

Termos de biologia relacionados

  • Ceratina – um polímero estrutural visto em animais feitos de proteínas.
  • Celulose – um polímero estrutural observado em plantas feitas de glicose, como a quitina.
  • Homopolissacarídeo – Polímeros de açúcares feitos do mesmo tipo de açúcar.
  • Heteropolissacarídeo – polímeros de açúcar que consistem em monômeros de diferentes tipos.

Questionário

1. Um cientista está estudando uma substância dura desconhecida encontrada no fundo do oceano. A substância é de origem animal e, com base nos produtos químicos encontrados perto da substância, não é produzida por plantas ou vertebrados. Qual destes poderia ser a substância? A. queratina B. celulose C. quitina

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. A celulose é produzida apenas pelas plantas, enquanto a queratina é produzida apenas em alguns vertebrados. Portanto, a quitina é a única opção que resta. No entanto, a criatura do mar produz muitas substâncias duras, apenas algumas das quais contêm quitina.

2. Os taminos são um mamífero que existe inteiramente em formigas. Eles devem comer milhares de formigas para sustentar seu peso. Seu excremento contém uma alta quantidade de quitina. Os morcegos também são um pequeno mamífero que existe nos artrópodes, no entanto, seu excremento não contém altos níveis de quitina. Qual é a diferença entre esses mamíferos? A. Os morcegos têm organismos endossimbióticos que podem digerir a quitina. B. Os insetos que os estaminhos comem têm mais quitina. C. Os morcegos comem apenas insetos voadores, que não têm quitina.

Resposta à pergunta nº 2

A está correto. Enquanto todos os insetos contêm quitina, nem todo organismo é capaz de processar a quitina. Nenhum vertebrado é naturalmente capaz de processar quitina ou celulose e depender de organismos endossimbióticos para dividir a quitina em glicose. Em troca, os organismos têm um lugar seguro para morar e um suprimento ilimitado de quitina para quebrar. Enquanto os morcegos evoluíram essas relações simbióticas, os anteriores não.

3. Por que a quitina é uma molécula forte? A. As ligações glicosídicas que mantêm os monossacarídeos são difíceis de quebrar. B. As interações entre as cadeias laterais de nitrogênio aumentam a estabilidade. C. Ambos acima.

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. Ambos os fatores aumentam a força da quitina como molécula. As ligações glicosídicas em muitos polissacarídeos são difíceis de quebrar e exigem que enzimas especiais quebrem. Como mostra a pergunta anterior, apenas certos organismos desenvolveram as enzimas necessárias para quebrar esses títulos.

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