Kitinas

Chitin och Chitinas finns ofta i naturen. Kitin, även känd som kitin, är en linjär polymer med en basenhet av 1,4-N-acetylglukosamin, och dess innehåll rankas andra i naturliga polymerer. Kitin är också en viktig del av de flesta svampcellväggar och finns också i insekternas yttre skal och tarmar. Chitinas har hittats i mikroorganismer, växter och djur, och dess funktioner är också olika.

Distribution

redan 1905 isolerade Benecke en mikroorganism som kunde använda kitin som näringsämne och kallade den Bacillus chitinovirous. Sedan dess har människor isolerat och renat chitinas från fler mikroorganismer, växter och djur.

Tabell 1 fördelning och grundläggande egenskaper hos chitinas

klassificering

det finns i allmänhet tre metoder för att klassificera chitinas. För det första klassificeringssystemet bestämt av Nomenklaturutskottet för International Union of Biochemistry. Eftersom kitinas och cellulosa har många likheter och båda tillhör samma glykosyleringshydrolas, heter kitinas EC 3.2.1.14 av ett internationellt accepterat enzymklassificeringssystem. Nackdelen med denna klassificeringsmetod är att den inte återspeglar det evolutionära förhållandet inom chitinaset. För det andra klassificeras kitinas och N-acetylhexosaminidas i tre familjer enligt enzymets aminosyrasekvens, nämligen familjen 18, 19 och 20. Familjen 18 och 19 består av intracellulärt chitinas från olika källor såsom virus, bakterier, svampar, insekter och växter. Familjen 19 består huvudsakligen av växtkitinas. Familjen 20 chitinase är relativt liten. För det tredje, eftersom växter producerar en stor mängd kitinas, klassificeras växtkitinas i sex typer enligt dess gensekvens, nämligen typ i-VI. beskrivningen av enzymet med denna klassificeringsmetod innefattar huvudsakligen följande aspekter: N-terminal sekvens, enzymlokalisering, isoelektrisk punkt, signalpeptid och inducerare.

biologiska funktioner

Chitinase har en annan roll i mikroorganismer, djur och växter. I svampar, protozoer och ryggradslösa djur spelar chitinas en roll i deras tillväxt och morfogenes. I vissa bakterier kan kitinas sönderdela olösligt kitin och använda det som näringsämne och därigenom använda kitin som kolkälla och energikälla. I jäst (Saocharomyces), även om kitin endast utgör 1% av dess cellvägg, finns det en stor mängd kitinavsättning i separatorn mellan de två generationerna av celler, vilket indikerar att kitinas krävs i processen med jästcellsproliferation och isolering. När det gäller aktuell forskning är chitinas ett försvarsprotein i högre växter och ryggradsdjur. Chitinas har en nedbrytande effekt på vissa noduleringsfaktorer. Det spekuleras att chitinas balanserar växter och rhizobium genom att kontrollera nivån av noduleringsfaktorer och därmed delta i symbiotisk kvävefixering.

egenskaper

Chitinas är inducerbart. Många studier har visat att kitinas hos ryggradsdjur och växter är inducerbart. Efter de högre växterna induceras av patogener och deras elicitorer, eten, salicylsyra, ultraviolett ljus, tungmetaller, mekanisk skada etc. ökar kitinasaktiviteten snabbt och växterna skyddas till viss del. Vissa mikrobiella och animaliska kitinaser kan bilda kitinas med lägre molekylvikt efter nedbrytning. Uttrycket av chitinas är också tidsserier och vävnadsspecifika. Även om produktionen av växtkitinas är relaterad till växtresistens, har närvaron av kitinas också hittats i vissa utvecklingsstadier och speciella vävnader hos många växter. I växter detekteras nästan inget chitinas på toppen, men det är rikligt i basens gamla löv och rötter. Därför är chitinas en skyddsmekanism som utvecklats för att anpassa sig till den ogynnsamma yttre miljön under vissa utvecklingsstadier av växter för att säkerställa en smidig slutförande av utvecklingsprocessen. Chitinaset som produceras av parasitiska nematoder är specifikt och tidsberoende och spelar en viktig roll i dess utveckling och överföring.

applikationer

• applicering av kitinas vid kontroll av växtpatogena svampar

huvudkomponenten i cellväggen hos många fytopatogena svampar är kitin. In vitro bakteriostatiska tester har visat att kitinas kan hämma sporespiring och mycelial tillväxt av vissa patogena svampar. När växter smittas av patogener producerar de en serie aktiva försvarssvar, inklusive ökad aktivitet av chitinas. Därför har chitinas länge betraktats som ett potentiellt ämne mot växtsvampsjukdomar. Sedan 1980-talet har forskare överfört chitinasgener till växter som tobak, tomat, sojabönor, potatis, sallad, druv-och sockerbetor och erhållit transgena växter som uttrycker chitinasaktivitet. Jämfört med icke-transgena växter är transgena växter inte bara resistenta mot svampar utan också resistenta mot nematoder, insekter och andra patogena organismer.

• applicering av chitinas i biologisk kontroll

eftersom parasiterna Brugia malayi och Wuchereria bancrofti har chitinas involverat i reproduktions-och överföringsprocessen kan chitinas användas som kandidatvaccin för att kontrollera dessa två parasitiska nematoder. 1992, Furhman et al. rapporterade att den monoklonala antikroppen MF1 kan försämra de perifera komponenterna i parasitiska mikrofilarier i gerbiler, och denna antikropp har hög homologi med flera bakteriella och jästkitinaser. Vissa biokontrollbakterier, såsom Trichoderma harzianum, Rhizoctonia solani, Leishococcus, Bacillus, etc., en av mekanismerna för biokontroll är produktionen av cellväggnedbrytande enzymer såsom kitinas och glukanas. Dessutom har studier visat att chitinas kan döda eller förebygga skadedjur och myggor i vissa utvecklingsstadier, så det är tänkt att chitinas kan användas för att kontrollera antalet myggor och dessa skadedjur utan att använda en stor mängd bekämpningsmedel.

• applicering av kitinasnedbrytningsprodukter

Amino oligosackarid, produkten som produceras genom hydrolys av kitin, spelar en mycket viktig roll för att reglera livsmetabolismen hos växter och djur. N-acetylglukosamin i sig kan användas som ett antiinflammatoriskt läkemedel och har terapeutiska effekter på tjocktarmssår och gastrointestinala sårstörningar. Dessutom kan amino oligosackarider användas som en immuninducerare för att inducera växter att producera ett försvarssvar. Hos djur har amino oligosackarider också fysiologiska aktiviteter som att förbättra immuniteten och hämma tumörcellstillväxt.