Quitina
La quitina (C8H13O5N)n és un carbohidrat estructural. És el component principal de les parets cel·lulars dels fongs i del resistent exoesquelet que tenen la majoria dels insectes i altres artròpodes, i alguns altres animals (les ràdules dels mol·luscs, els becs de cefalòpodes i les escates dels peixos i dels lissamfibis).[1] La quitina és, probablement, el segon polisacàrid més abundant a la natura, després de la cel·lulosa (aquesta també és un carbohidrat estructural).[2]
És un polisacàrid compost d'unitats de N-acetilglucosamina (N-acetil-D-glucos-2-amina), un derivat de la glucosa. Aquestes unitats estan unides entre si amb enllaços β-1,4, de la mateixa forma que les unitats de glucosa componen la cel·lulosa. Així, es pot pensar en la quitina com a cel·lulosa amb el grup hidroxil de cada monòmer reemplaçat per un grup d'acetilamina. Açò permet un increment dels enllaços d'hidrogen amb els polímers adjacents, cosa que dona al material una major resistència.
És el segon polímer natural més abundant després de la cel·lulosa.[3] S'usa com a agent floculant per a tractaments d'aigües, com a agent per a curar ferides, com a espessidor i estabilitzador en aliments i medicaments, i com a resina bescanviadora d'ions.[4] És altament insoluble en aigua i en solvents orgànics degut als enllaços d'hidrogen que presenta la molècula.[3] La quitina es torna soluble en àcids minerals diluïts quan perd l'acetil del grup acetilamino, convertint-se en quitosana.[5] Presenta un interès tecnològic, aprofitat ja pel luthier Stradivarius per envernissar els seus instruments musicals.[6] Actualment s'estan realitzant investigacions encaminades a fabricar materials biodegradables substitutoris dels plàstics a partir de la quitina.[7]
Etimologia
modificaEl terme quitina deriva del mot grec χιτών, que significa túnica. La primera llengua on en la literatura científica hom va derivar la paraula grega va ser en una obra en francès de l'any 1821.[8]
Propietats
modificaPropietats mecàniques
modificaEn la seva forma pura i no modificada, la quitina és translúcida, flexible, resistent i força dura. Tanmateix, en la majoria dels artròpodes, sovint es modifica, i es produeix en gran manera com a component de materials compostos, com en l'esclerotina, una matriu de proteïnes curtes, que forma gran part de l'exoesquelet dels insectes. Combinat amb carbonat de calci, com en les petxines de crustacis i mol·luscs, la quitina produeix un compost molt més resistent als esforços. Aquest material compost és molt més dur i més rígid que la quitina pura, i és més dur i menys fràgil que el carbonat de calci pur.[9] Una altra diferència entre formes pures i compostes es pot veure comparant la paret corporal flexible d'una eruga (principalment de quitina) a l'èlitre rígid i lleuger d'un escarabat (que conté una gran proporció d'esclerotina).[10]
A més, algunes vespes socials, com Protopolybia chartergoides, secreten material que conté predominantment quitina per reforçar els embolcalls exteriors del niu, compost de paper.[11]
Propietats òptiques
modificaEn escates d'ala de papallona, la quitina està organitzada en pilotes de giroides construïdes amb cristalls fotònics de quitina que produeixen diversos colors iridiscents que serveixen senyalització fenotípica i comunicació per a l'aparellament i alimentació. L'elaborada construcció en forma de giroide de quitina en ales de papallona crea un model de dispositius òptics que tenen potencial per a les innovacions en biomimètica.[12] Els escarabats escarabeids del gènere Cyphochilus també utilitzen la quitina per formar escates extremadament primes (de cinc a quinze micres de gruix) que reflecteixen de manera difusa la llum blanca. Aquestes escates són xarxes de filaments ordenats aleatòriament de quitina amb diàmetres a escala de centenars de nanòmetres, que serveixen per dispersar la llum. Es creu que la dispersió múltiple de la llum té un paper en la blancor inusual de les escates.[13][14]
Producció tecnològica
modificaEl quitosan es produeix comercialment per desacetilació de la quitina; El quitosan és soluble en aigua, mentre que la quitina no ho és.[15]
Les nanofibril·les s'han fet utilitzant quitina i quitosana.
Efectes en la salut
modificaEls organismes productors de quitina com protozous, fongs, artròpodes i nematodes són sovint patògens en altres espècies.[16]
Humans i altres mamífers
modificaEls humans i altres mamífers tenen quitinasa i altres enzims que permeten degradar proteïnes similars a la quitina i a la pròpia quitina; també posseeixen diversos receptors immunitaris que poden reconèixer la quitina i els seus productes de degradació en un patró molecular associat a patògens, iniciant per aquesta recepció una resposta immunitària.[16]
La presència de quitina se sent principalment en els pulmons o en el tracte gastrointestinal on es pot activar el sistema immunitari innat a través d'eosinòfils o macròfags, així com una resposta immunitària adaptativa a través de les cèl·lules auxiliars T.[16]
Els queratinòcits a la pell també poden reaccionar als fragments de quitina o quitina.[16]
Segons estudis in vitro, la quitina és detectada per receptors tals com FIBCD1, KLRB1, REG3G, receptors tipus Toll 2, CLEC7A i receptors de manosa.[16][17]
La resposta immunitària a vegades pot esborrar la quitina i el seu organisme associat, però de vegades la resposta immunitària és patològica i es converteix en una al·lèrgia.[18]
L'al·lèrgia als àcars de pols de la casa sembla ser impulsada per una resposta a la quitina.[17] Quan els receptors són activats per la quitina, s'expressen gens relacionats amb la defensa de les plantes i s'activen les hormones jasmonat, que al seu torn activen defenses sistemàtiques.[19]
Plantes
modificaLes plantes també presenten receptors que poden provocar una resposta a la quitina, la cinasa receptora d'elicitor de quitina 1 i la proteïna d'unió a l'elicitor de la quitina.[16] El primer receptor de quitina es va clonar el 2006.[20]
Alguns patògens produeixen proteïnes d'unió a la quitina que emmascaren la quitina als receptors de les plantes.[19][21] Zymoseptoria tritici és un exemple d'un patogen fúngic que té aquestes proteïnes de bloqueig; és una notable plaga en els cultius de blat.[22]
Referències
modifica- ↑ Tang, W. Joyce; Fernandez, Javier G.; Sohn, Joel J.; Amemiya, Chris T. «Chitin Is Endogenously Produced in Vertebrates» (en anglès). Current Biology, 25, 7, 3-2015, pàg. 897–900. Arxivat de l'original el 2024-06-05. DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.058. PMC: PMC4382437. PMID: 25772447 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Nelson, David Lee; Cox, Michael M. Lehninger principles of biochemistry. 7th ed. Nova York: W. H. Freeman, Macmillan learning, 2017. ISBN 978-1-4641-2611-6.
- ↑ 3,0 3,1 Rodríguez-Pedroso, A. T.; Ramírez-Arrebato, M. A.; Rivero-González, D.; Bosquez-Molina, E.; Barrera-Necha, L. L. «Propiedades químico-estructurales y actividad biológica de la quitosana en microorganismos fitopatógenos» (en castellà). Revista Chapingo. Serie horticultura, 15, 3, 12-2009, pàg. 307–317. ISSN: 1027-152X.
- ↑ Zapata, Teonila García; Ortega, Johana Melissa Roca «Industrialización de los crustáceos para la obtención de Quitosano en ungüento con efecto cicatrizante» (en castellà). Industrial Data, 11, 2, 31-12-2008, pàg. 024–032. Arxivat de l'original el 2024-06-07. DOI: 10.15381/idata.v11i2.6047. ISSN: 1810-9993 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Nakamatsu, Javier «La quitosana» (en anglès). Revista de Química, 26, 1-2, 11-07-2012, pàg. 10–12. Arxivat de l'original el 2024-05-14. ISSN: 2518-2803 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ «Stradivarius. ¿Cuál es su secreto?» (en castellà). Selecciones, 21-07-2004. Arxivat de l'original el 2024-03-04. [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Galed Ceresuela, Gemma. Biopolímeros quitina/quitosano: optimización de los procesos de obtención y caracterización funcional (Tesi) (en castellà). Universidad Complutense de Madrid, 2005.
- ↑ Odier, Auguste. Mémoire sur la composition chimique des parties cornées des insectes (en francès). París: Mémoires de la Société d'Histoire Naturelle de Paris, 1823, p. 29-42. «… la Chitine (c'est ainsi que je nomme cette substance de chiton, χιτον, enveloppe) …[pàgina 35]»
- ↑ Campbell, N. A.. Biology (4th edition) (en anglès). 4. New Work: Benjamin Cummings, 1996, p. 69. ISBN 0-8053-1957-3. Arxivat 2024-06-13 a Wayback Machine.
- ↑ Gilbert, Lawrence I. Insect development : morphogenesis, molting and metamorphosis (en anglès). Amsterdam- Boston: Elsevier/Academic Press, 2009. ISBN 978-0-12-375136-2. Arxivat 2024-06-13 a Wayback Machine.
- ↑ Kudô, K.; Yamane, Sô.; Mateus, S.; Tsuchida, K.; Itô, Y. «Nest materials and some chemical characteristics of nests of a New World swarm-founding polistine wasp, Polybia paulista (Hymenoptera Vespidae)» (en anglès). Ethology Ecology & Evolution, 13, 4, 10-2001, pàg. 351–360. Arxivat de l'original el 2023-11-06. DOI: 10.1080/08927014.2001.9522766. ISSN: 0394-9370 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Saranathan, Vinodkumar; Osuji, Chinedum O.; Mochrie, Simon G. J.; Noh, Heeso; Narayanan, Suresh «Structure, function, and self-assembly of single network gyroid ( I 4 1 32) photonic crystals in butterfly wing scales» (en anglès). Proceedings of the National Academy of Sciences, 107, 26, 29-06-2010, pàg. 11676–11681. Arxivat de l'original el 2023-04-08. DOI: 10.1073/pnas.0909616107. ISSN: 0027-8424. PMC: PMC2900708. PMID: 20547870 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Dasi Espuig, Maria. «Beetles' whiteness understood» (en anglès). BBC News, 16-08-2014. Arxivat de l'original el 2020-09-07. [Consulta: 28 febrer 2019].
- ↑ Burresi, Matteo; Cortese, Lorenzo; Pattelli, Lorenzo; Kolle, Mathias; Vukusic, Peter «Bright-White Beetle Scales Optimise Multiple Scattering of Light» (en anglès). Scientific Reports, 4, 1, 15-08-2014. Arxivat de l'original el 2023-02-11. DOI: 10.1038/srep06075. ISSN: 2045-2322. PMC: PMC4133710. PMID: 25123449 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Bedian, Luis; Villalba-Rodríguez, Angel M.; Hernández-Vargas, Gustavo; Parra-Saldivar, Roberto; Iqbal, Hafiz M.N. «Bio-based materials with novel characteristics for tissue engineering applications – A review» (en anglès). International Journal of Biological Macromolecules, 98, 5-2017, pàg. 837–846. Arxivat de l'original el 2024-04-15. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.02.048 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 Elieh Ali Komi, Daniel; Sharma, Lokesh; Dela Cruz, Charles S. «Chitin and Its Effects on Inflammatory and Immune Responses» (en anglès). Clinical Reviews in Allergy & Immunology, 54, 2, 4-2018, pàg. 213–223. Arxivat de l'original el 2024-06-13. DOI: 10.1007/s12016-017-8600-0. ISSN: 1080-0549. PMC: PMC5680136. PMID: 28251581 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ 17,0 17,1 Gour, Naina; Lajoie, Stephane «Epithelial Cell Regulation of Allergic Diseases» (en anglès). Current Allergy and Asthma Reports, 16, 9, 9-2016. Arxivat de l'original el 2024-06-13. DOI: 10.1007/s11882-016-0640-7. ISSN: 1529-7322. PMC: PMC5956912. PMID: 27534656 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Gómez-Casado, Cristina; Díaz-Perales, Araceli «Allergen-Associated Immunomodulators: Modifying Allergy Outcome» (en anglès). Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis, 64, 5, 10-2016, pàg. 339–347. Arxivat de l'original el 2024-06-13. DOI: 10.1007/s00005-016-0401-2. ISSN: 0004-069X [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ 19,0 19,1 Sharp, Russell «A Review of the Applications of Chitin and Its Derivatives in Agriculture to Modify Plant-Microbial Interactions and Improve Crop Yields» (en anglès). Agronomy, 3, 4, 21-11-2013, pàg. 757–793. Arxivat de l'original el 2024-06-10. DOI: 10.3390/agronomy3040757. ISSN: 2073-4395 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Sánchez-Vallet, Andrea; Mesters, Jeroen R.; Thomma, Bart P.H.J. «The battle for chitin recognition in plant-microbe interactions» (en anglès). FEMS Microbiology Reviews, 39, 2, 01-03-2015, pàg. 171–183. Arxivat de l'original el 2022-06-15. DOI: 10.1093/femsre/fuu003. ISSN: 1574-6976 [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Rovenich, Hanna; Zuccaro, Alga; Thomma, Bart P. H. J. «Convergent evolution of filamentous microbes towards evasion of glycan‐triggered immunity» (en anglès). New Phytologist, 212, 4, 12-2016, pàg. 896–901. Arxivat de l'original el 2023-02-12. DOI: 10.1111/nph.14064. ISSN: 0028-646X [Consulta: 13 juny 2024].
- ↑ Kettles, Graeme J.; Kanyuka, Kostya «Dissecting the Molecular Interactions between Wheat and the Fungal Pathogen Zymoseptoria tritici». Frontiers in Plant Science, 7, 15-04-2016. Arxivat de l'original el 2024-06-13. DOI: 10.3389/fpls.2016.00508. ISSN: 1664-462X. PMC: PMC4832604. PMID: 27148331 [Consulta: 13 juny 2024].
