Quitina
Definición de quitina
La quitina es un polisacárido estructural grande hecho de cadenas de glucosa modificada. La quitina se encuentra en los exoesqueletos de insectos, las paredes celulares de los hongos y ciertas estructuras duras de los invertebrados y los peces. En términos de abundancia, la quitina es superada solo por la celulosa. En la biosfera, los organismos sintetizan cada año más de mil millones de toneladas de quitina. Esta molécula extremadamente versátil puede formar estructuras sólidas por sí sola, como en las alas de los insectos, o puede combinarse con otros componentes como el carbonato de calcio para producir sustancias aún más fuertes, como la concha de una almeja.
Como la celulosa, ningún animal vertebrado puede digerir la quitina por sí solo. Los animales que se alimentan de insectos suelen tener bacterias simbióticas y protozoos que pueden descomponer la quitina fibrosa en las moléculas de glucosa que la componen. Sin embargo, debido a que la quitina es una molécula biodegradable que se disuelve con el tiempo, se utiliza en diversas aplicaciones industriales, como hilos quirúrgicos y aglutinantes para tintes y colas.
Función de la quitina
La quitina, como la celulosa y la queratina, es un polímero estructural. Hechos de monómeros más pequeños, o monosacáridos, los polímeros estructurales forman fibras fuertes. Cuando se secretan dentro o fuera de las células de forma organizada, las fibras forman enlaces débiles entre sí. Esto agrega fuerza a toda la estructura. Tanto la quitina como la celulosa están hechas de monómeros de glucosa, mientras que la queratina es una proteína fibrosa. Los diversos polímeros estructurales surgieron temprano en la evolución de la vida, porque solo se ven en ciertos grupos. La celulosa es exclusiva de las plantas, la queratina de los animales y la quitina de los artrópodos, moluscos y hongos. Tanto la quitina como la celulosa evolucionaron temprano en la historia de la vida, mientras que la queratina surgió en ciertos animales mucho después de que las plantas y los hongos se ramificaran de los otros eucariotas.
Estructura de la quitina
La quitina está formada por monosacáridos de glucosa modificados. La glucosa existe como un anillo de moléculas de carbono y oxígeno. Los enlaces entre moléculas de glucosa se conocen como enlaces glicosídicos. Los oxígenos que normalmente forman grupos hidroxilo unidos al anillo de carbono también pueden formar un enlace con otro carbono en lugar de un hidrógeno. De esta forma, los monosacáridos pueden unirse en cadenas largas. La quitina está formada por una serie de enlaces glicosídicos entre moléculas de glucosa sustituidas.
La quitina es diferente de la celulosa debido a la sustitución que se produce en la molécula de glucosa. En lugar de un grupo hidroxilo (OH), las moléculas de glucosa en la quitina tienen un grupo amilo unido que consta de carbono y nitrógeno. El nitrógeno es una molécula eléctricamente positiva, mientras que el oxígeno doble unido al grupo es eléctricamente negativo. Esto produce un dipolo en la molécula, lo que aumenta los enlaces de hidrógeno que se pueden formar entre estas moléculas y las moléculas que las rodean. Cuando se combina en una matriz con varios compuestos y otras moléculas de quitina, la estructura resultante puede ser muy dura debido a todas las interacciones débiles entre moléculas cercanas.
Ejemplos de quitina
La quitina en los artrópodos
Uno de los grupos de animales más diversos del mundo son los artrópodos. Los artrópodos son animales invertebrados que tienen un plan corporal segmentado y un exoesqueleto duro.hecho de quitina y varias proteínas. La combinación de un plan de cuerpo protegido que existe en segmentos variables es extremadamente exitosa en muchos ecosistemas diferentes. Los artrópodos existen en todas partes, desde el fondo del océano hasta los lugares más altos donde habitan los organismos. Los artrópodos también varían en tamaño, desde ácaros microscópicos que viven en la base de los pelos hasta cangrejos gigantes e insectos que pueden medir metros de largo. Los exoesqueletos de todas estas criaturas consisten en quitina depositada junto con proteínas estructurales. Mezclada con diferentes proteínas, la quitina también hace que las alas de muchos insectos sean un material más flexible. La adaptabilidad de la quitina para moldearse en estas diferentes formas ha permitido que los artrópodos evolucionen en millones de formas diferentes.
La quitina en los hongos
En los hongos, la quitina se usa para crear una pared celular. Al igual que la celulosa en las plantas, la quitina se deposita extracelularmente con proteínas y otras moléculas. Esto forma una pared celular rígida entre las células, que ayuda a los organismos a conservar su forma. Al igual que en las células vegetales, el agua se puede retener en las células para crear presión de agua contra la pared celular. Esto se conoce como presión de turgencia y aumenta la fuerza de cada celda. Los hongos son capaces de empujar a través de múltiples capas de la hoja de la basura a medida que crecen, que pueden pesar varias libras. Esto proviene en parte de la fuerza de la quitina como fibra estructural.
La quitina en los moluscos
La quitina se ve en una variedad de otras formas en los moluscos. Además la quitina se utiliza tanto en los moluscos inferiores como en los cefalópodos más derivados. En moluscos como los caracoles, la quitina es parte de las rádulas, un órgano que parece una lengua con púas. Los moluscos usan las rádulas para raspar las algas y otros alimentos de las superficies duras en las que crecen. Los cefalópodos también usan quitina, pero para formar un pico que puede usarse para morder las duras conchas de sus presas. Irónicamente, la mayoría de las presas son artrópodos y sus caparazones también están hechos de quitina.
Términos de biología relacionados
- Queratina: un polímero estructural que se observa en animales y está compuesto de proteínas.
- Celulosa polímero estructural que se observa en las plantas a base de glucosa, como la quitina.
- Homopolisacárido: polímeros de azúcares que se elaboran a partir del mismo tipo de azúcar.
- Heteropolisacárido: polímeros de azúcar que consisten en monómeros de diferentes tipos.
