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치틴

Chitin
그 외의 용도는, 「치틴」(동음이의명료화)을 참조해 주세요.
키톤이나 케라틴과 혼동하지 마세요.
β-(1→4)-아세틸글루코사민 단위 중 2개가 반복되어 긴 사슬을 형성하는 키틴 분자의 구조.
키틴 분자의 Haworth 투영.
잎사귀 날개 클로즈업.날개는 키틴으로 구성되어 있습니다.

키틴(CHON8135)(/nˈkattnn/KY-tin)은 포도당의 아미드 유도체인 N-아세틸글루코사민의 긴 사슬 중합체이다.자연에서 두 번째로 풍부한 다당류인 ([citation needed]셀룰로오스 다음으로) 그것은 곰팡이, 갑각류, 곤충과 같은 절지동물의 외골격, 연체동물의 반추, 두족류 부리 및 글래디스의 주요 구성요소입니다.그것은 또한 적어도 일부 물고기와 [1]진양서류에 의해 합성된다.키틴의 구조는 결정성 나노섬유 또는 수염을 형성하는 셀룰로오스와 유사하다.그것은 기능적으로 단백질 케라틴과 유사하다.키틴은 여러 가지 의약, 산업 및 생명공학 목적으로 유용하다는 것이 입증되었다.

어원학

The English word "chitin" comes from the French word chitine, which was derived in 1821 from the Greek word χιτών (khitōn) meaning covering.[2]

비슷한 단어인 "치톤"은 보호 껍데기를 가진 해양 동물을 가리킨다.

화학, 물리적 특성 및 생물학적 기능

Haworth 투영법에 나타난 다양한 단당류(포도당 및 N-아세틸글루코사민)와 다당류(치틴 및 셀룰로오스)의 화학적 구성

키틴의 구조는 1929년 Albert Hofmann에 의해 결정되었다.Hofmann은 달팽이 [3][4][5]Helix pomatia에서 얻은 효소 kitinase의 조제를 사용하여 키틴을 가수분해했다.

키틴은 질소를 포함하는 변형 다당류이며, N-아세틸-D-글루코사민(정확히는 2-(아세틸아미노)-2-디옥시-D-글루코스) 단위에서 합성된다.이러한 단위들은 공유가 β-(1→4)-결합을 형성한다(셀룰로오스를 형성하는 포도당 단위들 사이의 결합과 같다).따라서 키틴은 아세틸아민기로 치환된 각 단량체에 하나의 수산기가 있는 셀룰로오스라고 할 수 있다.이를 통해 인접 폴리머 간의 수소 결합을 증가시켜 키틴-폴리머 매트릭스의 강도를 높일 수 있습니다.

매미는 키친느낌의 외골격에서 나온다.

키틴은 순수하고 변형되지 않은 형태로 반투명하고 유연하며 탄력적이며 상당히 질기다.그러나, 대부분의 절지동물에서는, 곤충의 외골격의 대부분을 형성하는 황갈색 단백질 기질인 스켈로틴과 같은 복합 재료의 구성 요소로서, 종종 변형된다.갑각류와 연체동물의 껍질에서와 같이 탄산칼슘과 결합하면 키틴은 훨씬 더 강한 복합물을 생산합니다.이 복합 재료는 순수한 키틴보다 훨씬 단단하고 단단하며 순수한 [6]탄산칼슘보다 단단하고 덜 부서집니다.순수 형태와 복합 형태 사이의 또 다른 차이점은 애벌레의 유연한 체벽을 딱정벌레의 단단하고 가벼운 엘리트론과 비교함으로써 볼 수 있습니다.[7]

키틴은 키틴 포토닉 결정으로 이루어진 자이로이드 더미로 구성되어 있으며, 이 자이로이드들은 다양한 무지개색을 생성하며, 표현형 시그널링 및 교신하여 짝짓기 및 [8]먹이찾기를 한다.나비날개의 정교한 키틴 자이로이드 구조는 생체모방학의 [8]혁신 가능성을 가진 광학 장치의 모델을 만들어냅니다.시포칠루스속의 딱정벌레들은 또한 키틴을 이용하여 하얀 빛을 확산시키는 매우 얇은 비늘을 형성합니다.이 비늘은 수백 나노미터의 지름으로 무작위로 배열된 키틴 필라멘트의 네트워크로 빛을 산란시키는 역할을 합니다.빛의 다중 산란은 [9][10]비늘의 특이한 희미함에 영향을 미치는 것으로 생각된다.게다가, 프로토폴리비아 차터고이드와 같은 몇몇 사회적 말벌들은 [11]종이로 구성된 바깥 둥지 봉투를 강화하기 위해 주로 키틴을 포함한 물질을 경구적으로 분비한다.

키토산은 키틴의 아세틸화를 통해 상업적으로 생산된다. 키토산은 물에 녹는 반면 키토산은 녹지 않는다.[12]

나노 파이버는 키틴과 [13]키토산을 사용하여 만들어졌습니다.

인간과 다른 포유동물

인간과 다른 포유동물들은 키틴을 분해할 수 있는 키티나제와 키티나제 유사 단백질을 가지고 있다; 그들은 또한 키틴과 그 분해 산물을 인식할 수 있는 몇 가지 면역 수용체를 가지고 있어 [14]면역 반응을 일으킨다.

키틴은 주로 호산구 또는 대식세포를 통해 선천적인 면역체계를 활성화시킬 수 있는 폐나 위장관에서 감지되며 T조력세포를 [14]통한 적응성 면역반응도 감지된다.피부의 각질세포는 키틴 또는 키틴 [14]조각에도 반응할 수 있다.

식물

식물은 키틴에 대한 반응을 일으킬 수 있는 수용체, 즉 키틴 유도체 수용체 키나아제 1과 키틴 유도체 결합 단백질을 [14]가지고 있다.최초의 키틴 수용체는 [15]2006년에 복제되었다.키틴에 의해 수용체가 활성화되면 식물 방어와 관련된 유전자가 발현되어 자스몬산호르몬이 활성화되어 체계적 [16]방어가 활성화된다.공통 균류는 숙주의 면역 반응과 상호작용하는 방법을 가지고 있는데, 2016년 시점에서는 [15]잘 알려져 있지 않다.

일부 병원균은 키틴 결합 단백질을 생산하여 이러한 [16][17]수용체로부터 키틴을 배출합니다.Zimoseptoria tritici는 그러한 차단 단백질을 가진 곰팡이 병원체의 한 예이다; 그것은 밀 [18]작물의 주요 해충이다.

화석 기록

키틴과 다른 생체 고분자의 보존 가능성에 대한 자세한 내용은 타포노미를 참조하십시오.

키틴은 아마도 삼엽충과 같은 캄브리아기 절지동물의 외골격에 존재했을 것이다.가장 오래된 보존된 키틴은 약 2500만년 전 올리고세 시대의 것으로 [19]호박에 싸인 전갈로 구성되어 있다.

사용하다

농업

키틴은 [20]질병을 제어하는 식물 방어 메커니즘의 좋은 유도제이다.그것은 농작물 수확량을 [21][22]증가시킬 수 있는 비료와 식물의 복원력을 향상시키기 위해 토양 비료나 촉진제로 사용될 가능성이 있다.

산업의

키틴은 많은 공정에서 산업용으로 사용된다.식품가공에서 화학적으로 수식된 키틴의 잠재적 사용 예로는 식용막의 형성 및 식품 및 식품유화물의 [23][24]농후화 및 안정화를 위한 첨가제로서의 사용을 들 수 있다.종이 크기 및 강화 공정은 키틴과 [25][26]키토산을 사용한다.

조사.

키틴이 식물과 동물의 면역 체계와 어떻게 상호작용하는지는 키틴이 상호작용하는 주요 수용체의 정체, 키틴 입자의 크기가 유발되는 면역 반응의 종류와 관련이 있는지, 그리고 면역 체계가 [27][18]반응하는 메커니즘을 포함한 활발한 연구 영역이었다.키틴과 키토산은 면역 [14]반응을 자극하는 능력 때문에 백신 보조제로 연구되어 왔다.

키틴과 키토산은 조직이 어떻게 자라고 상처가 어떻게 치유되는지에 대한 연구와 더 나은 붕대, 수술용 실,[12][28] 동종이식 재료를 개발하기 위한 노력으로 발판으로 개발되고 있다.키틴 재질의 봉합은 오랜 세월 연구되어 왔지만, 2015년 현재 시판되고 있는 것은 없고, 탄성이나 실의 제조에 문제가 있어 상업적인 [29]발전을 방해하고 있습니다.

2014년에는 키토산을 생분해성 플라스틱의 재현 가능한 형태로 사용하는 방법이 [30]도입되었습니다.갑각류 폐기물과 버섯에서 키틴 나노섬유를 추출하여 조직공학, 의학 및 [31]산업에서의 제품 개발을 가능하게 한다.

2020년, 키틴은 [32]화성 레골리스와 결합된 키틴의 복합 재료로부터 구조물, 도구 및 기타 고체 물체를 건설하는 데 사용할 것을 제안했다.이 시나리오에서는 키틴 내의 생체고분자가 레골리스 골재의 결합제 역할을 하여 콘크리트와 같은 복합재료를 형성한다.저자들은 식품 생산의 폐자재(예를 들어 물고기의 비늘, 갑각류 및 곤충의 외골격 등)가 제조 공정의 원료로서 사용될 수 있다고 믿는다.

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레퍼런스

  1. ^ Tang, WJ; Fernandez, JG; Sohn, JJ; Amemiya, CT (2015). "Chitin is endogenously produced in vertebrates". Curr Biol. 25 (7): 897–900. doi:10.1016/j.cub.2015.01.058. PMC 4382437. PMID 25772447.
  2. ^ Odier, Auguste (1823). "Mémoire sur la composition chimique des parties cornées des insectes" [Memoir on the chemical composition of the horny parts of insects]. Mémoires de la Société d'Histoire Naturelle de Paris (in French). presented: 1821. 1: 29–42. la Chitine (c'est ainsi que je nomme cette substance de chiton, χιτον, enveloppe… [chitine (it is thus that I name this substance from chiton, χιτον, covering)]"
  3. ^ Hofmann, A. (1929). Über den enzymatischen Abbau des Chitins und Chitosans [On the enzymatic degradation of chitin and chitosan] (Thesis). Zurich, Switzerland: University of Zurich.
  4. ^ Karrer, P.; Hofmann, A. (1929). "Polysaccharide XXXIX. Über den enzymatischen Abbau von Chitin and Chitosan I". Helvetica Chimica Acta (in German). 12 (1): 616–637. doi:10.1002/hlca.19290120167.
  5. ^ Finney, Nathaniel S.; Siegel, Jay S. (2008). "In Memoriam: Albert Hofmann (1906-2008)" (PDF). Chimia. University of Zurich. 62 (5): 444–447. doi:10.2533/chimia.2008.444.
  6. ^ 캠벨, N. A. (1996) 생물학(4판) 벤자민 커밍스, New Work.p.69 ISBN 0-8053-1957-3
  7. ^ Gilbert, Lawrence I. (2009). Insect development : morphogenesis, molting and metamorphosis. Amsterdam Boston: Elsevier/Academic Press. ISBN 978-0-12-375136-2.
  8. ^ a b Saranathan V, Osuji CO, Mochrie SG, Noh H, Narayanan S, Sandy A, Dufresne ER, Prum RO (2010). "Structure, function, and self-assembly of single network gyroid (I4132) photonic crystals in butterfly wing scales". Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (26): 11676–81. Bibcode:2010PNAS..10711676S. doi:10.1073/pnas.0909616107. PMC 2900708. PMID 20547870.
  9. ^ Dasi Espuig M (16 August 2014). "Beetles' whiteness understood". BBC News: Science and Environment. Retrieved 15 November 2014.
  10. ^ Burresi, Matteo; Cortese, Lorenzo; Pattelli, Lorenzo; Kolle, Mathias; Vukusic, Peter; Wiersma, Diederik S.; Steiner, Ullrich; Vignolini, Silvia (2014). "Bright-white beetle scales optimise multiple scattering of light". Scientific Reports. 4: 6075. Bibcode:2014NatSR...4E6075B. doi:10.1038/srep06075. PMC 4133710. PMID 25123449.
  11. ^ 쿠도, K신세계 군집발견 폴리스틴 말벌의 둥지 재료와 일부 화학적 특성(Hymenoptera Vespidae).생태학, 생태학 및 진화학 2001년 10월 13.4: 351-360.Dipartimento di biologicalia animale e genetica, Universita di Fienze.2014년 10월 16일
  12. ^ a b Bedian, L; Villalba-Rodríguez, AM; Hernández-Vargas, G; Parra-Saldivar, R; Iqbal, HM (May 2017). "Bio-based materials with novel characteristics for tissue engineering applications - A review". International Journal of Biological Macromolecules. 98: 837–846. doi:10.1016/j.ijbiomac.2017.02.048. PMID 28223133.
  13. ^ Jeffryes, C; Agathos, SN; Rorrer, G (June 2015). "Biogenic nanomaterials from photosynthetic microorganisms". Current Opinion in Biotechnology. 33: 23–31. doi:10.1016/j.copbio.2014.10.005. PMID 25445544.
  14. ^ a b c d e Elieh Ali Komi, D; Sharma, L; Dela Cruz, CS (1 March 2017). "Chitin and Its Effects on Inflammatory and Immune Responses". Clinical Reviews in Allergy & Immunology. 54 (2): 213–223. doi:10.1007/s12016-017-8600-0. PMC 5680136. PMID 28251581.
  15. ^ a b Sánchez-Vallet, A; Mesters, JR; Thomma, BP (March 2015). "The battle for chitin recognition in plant-microbe interactions". FEMS Microbiology Reviews. 39 (2): 171–83. doi:10.1093/femsre/fuu003. ISSN 0168-6445. PMID 25725011.
  16. ^ a b Sharp, Russell G. (21 November 2013). "A Review of the Applications of Chitin and Its Derivatives in Agriculture to Modify Plant-Microbial Interactions and Improve Crop Yields". Agronomy. 3 (4): 757–793. doi:10.3390/agronomy3040757.
  17. ^ Rovenich, H; Zuccaro, A; Thomma, BP (December 2016). "Convergent evolution of filamentous microbes towards evasion of glycan-triggered immunity". The New Phytologist. 212 (4): 896–901. doi:10.1111/nph.14064. PMID 27329426.
  18. ^ a b Kettles, GJ; Kanyuka, K (15 April 2016). "Dissecting the Molecular Interactions between Wheat and the Fungal Pathogen Zymoseptoria tritici". Frontiers in Plant Science. 7: 508. doi:10.3389/fpls.2016.00508. PMC 4832604. PMID 27148331.
  19. ^ Briggs, DEG (29 January 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.
  20. ^ El Hadrami, A; Adam, L. R.; El Hadrami, I; Daayf, F (2010). "Chitosan in plant protection". Marine Drugs. 8 (4): 968–987. doi:10.3390/md8040968. PMC 2866471. PMID 20479963.
  21. ^ Debode, Jane; De Tender, Caroline; Soltaninejad, Saman; Van Malderghem, Cinzia; Haegeman, Annelies; Van der Linden, Inge; Cottyn, Bart; Heyndrickx, Marc; Maes, Martine (2016-04-21). "Chitin mixed in potting soil alters lettuce growth, the survival of zoonotic bacteria on the leaves and associated rhizosphere microbiology". Frontiers in Microbiology. 7: 565. doi:10.3389/fmicb.2016.00565. ISSN 1664-302X. PMC 4838818. PMID 27148242.
  22. ^ Sarathchandra, S. U.; Watson, R. N.; Cox, N. R.; di Menna, M. E.; Brown, J. A.; Burch, G.; Neville, F. J. (1996-05-01). "Effects of chitin amendment of soil on microorganisms, nematodes, and growth of white clover (Trifolium repens L.) and perennial ryegrass (Lolium perenne L.)". Biology and Fertility of Soils. 22 (3): 221–226. doi:10.1007/BF00382516. ISSN 1432-0789. S2CID 32594901.
  23. ^ Tzoumaki, Maria V.; Moschakis, Thomas; Kiosseoglou, Vassilios; Biliaderis, Costas G. (August 2011). "Oil-in-water emulsions stabilized by chitin nanocrystal particles". Food Hydrocolloids. 25 (6): 1521–1529. doi:10.1016/j.foodhyd.2011.02.008. ISSN 0268-005X.
  24. ^ Shahidi, F.; Arachchi, J.K.V.; Jeon, Y.-J. (1999). "Food applications of chitin and chitosans". Trends in Food Science & Technology. 10 (2): 37–51. doi:10.1016/s0924-2244(99)00017-5.
  25. ^ Hosokawa J, Nishiyama M, Yoshihara K, Kubo T (1990). "Biodegradable film derived from chitosan & homogenized cellulose". Ind. Eng. Chem. Res. 44: 646–650.
  26. ^ Gaellstedt M, Brottman A, Hedenqvist MS (2005). "Packaging related properties of protein and chitosan coated paper". Packaging Technology and Science. 18: 160–170.
  27. ^ Gómez-Casado, C; Díaz-Perales, A (October 2016). "Allergen-Associated Immunomodulators: Modifying Allergy Outcome". Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis. 64 (5): 339–47. doi:10.1007/s00005-016-0401-2. PMID 27178664. S2CID 15221318.
  28. ^ Cheung, R. C.; Ng, T. B.; Wong, J. H.; Chan, W. Y. (2015). "Chitosan: An Update on Potential Biomedical and Pharmaceutical Applications". Marine Drugs. 13 (8): 5156–5186. doi:10.3390/md13085156. PMC 4557018. PMID 26287217.
  29. ^ Ducheyne, Paul; Healy, Kevin; Hutmacher, Dietmar E.; Grainger, David W.; Kirkpatrick, C. James, eds. (2011). Comprehensive biomaterials. Amsterdam: Elsevier. p. 230. ISBN 9780080552941.
  30. ^ "Harvard researchers develop bioplastic made from shrimp shells". Fox News. 16 May 2014. Retrieved 24 May 2014.
  31. ^ Ifuku, Shinsuke (2014). "Chitin and Chitosan Nanofibers: Preparation and Chemical Modifications". Molecules. 19 (11): 18367–80. doi:10.3390/molecules191118367. PMC 6271128. PMID 25393598.
  32. ^ Shiwei, Ng; Dritsas, Stylianos; Fernandez, Javier G. (September 16, 2020). "Martian biolith: A bioinspired regolith composite for closed-loop extraterrestrial manufacturing". PLOS ONE. 15 (9): e0238606. Bibcode:2020PLoSO..1538606S. doi:10.1371/journal.pone.0238606. PMC 7494075. PMID 32936806.
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