الخواص الفيزيائية والكيميائية وتطبيق الكيتين والشيتوزان. الكيتين هو "النجم غير الملتوي" للسكريات. المكون الرئيسي للهيكل الخارجي

مفهوم الهيكل الخارجي من نوع الكبسولة لعمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ

Zeltser A. G.1، Vereikin A. A.1، *، Goykhman A. V.1، Savchenko A. G.1، Zhukov A. A.1، Demchenko M. A.1

الشركة المتحدة للتنمية: 21.865.8، 623.445.1، 623.445.2

1 روسيا، MSTU im. ن. بومان

مقدمة

النماذج الحالية للهياكل الخارجية هي عبارة عن هيكل من نوع الإطار يحتوي على الحد الأدنى من الاتصالات مع جسم الإنسان. وبالتالي، يتم تثبيت الهيكل الخارجي للأطراف السفلية BLEEX بأشرطة على القدمين والساقين والظهر للمشغل البشري، ويتم ربطه بشكل صارم بالقدمين فقط.

تم اقتراح مفهوم جديد بشكل أساسي لمشغل الهيكل الخارجي (AM)، والذي يعتمد على فكرة أنه بالإضافة إلى زيادة القدرات البدنية للشخص، يجب على AM أيضًا توفير الحماية لجسده، وهو ما يبرره تمامًا في غير- الظروف الحتمية لعمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ. تم تعيين المهمة لضمان إنشاء تصميم عالمي للـ IM، والذي سيسمح، إذا لزم الأمر، بإنشاء خط من الهياكل الخارجية، والذي سيتضمن نسخة مخصصة للعمليات القتالية. في هذه الحالة، يتم استبدال إطار الطاقة بإطار مدرع.

1. تحديد الوضع النسبي للمفاصل

في كمرحلة أولية في تركيب المخطط الحركي الشبيه بالشجرة للهيكل الخارجي MI، تم تحديد درجات الحركة النشطة والسلبية. نعني بالنشط درجات الحركة الخاضعة للرقابة، ونعني بالسلبي درجات غير قابلة للتحكم. تم الحصول على رسم تخطيطي أولي لوضع مفاصل MI (الشكل 1) وتم اختيار نطاقات الاختلاف في الإحداثيات المعممة في المفاصل، والتي تحتاج إلى توضيح في المستقبل، بناءً على الأعمال السابقة وبيانات القياسات البشرية (بما في ذلك تلك التي تقترحها وحدة التصميم المريح لحزمة برامج CATIA). كما تم تحديد الأبعاد الأولية للهيكل الخارجي والموقع

العقد بالنسبة لبعضها البعض. في هذه المرحلة، لم يتم وضع تصميم الإطار.

أرز. 1. التخطيط الأولي لمفاصل الهيكل الخارجي MI

2. تطوير المفهوم العام للمحرك

عند دراسة الموقع النسبي للمكونات الرئيسية، تم تحديد المشكلات التي تصاحب تصميم الكبسولة المختار، والمرتبطة بالارتباط الصارم لحركات الهيكل بحركات الإنسان. وبالتالي، بالنسبة لدرجة حركة الوصلة الفخذية للهيكل الخارجي، فإن حركة من نوع التقريب والإبعاد (تغيير في اللفة)، يتم تنفيذها من خلال مفصلة أسطوانية تعتمد على مجموعة محمل قياسية، تؤدي إلى اختراق وصلة MI في جسم الإنسان ، وهو أمر غير مقبول على الإطلاق. في النماذج الحديثة للهياكل الخارجية، يتم حل المشاكل من هذا النوع:

 إزالة رابط MI من جسم الإنسان في اتجاه عمودي على المستوى السهمي؛

 تعيين نطاق من التغيير في الإحداثيات المشتركة المعممة يكون أقل بكثير من النطاق المسموح به المحدد من خلال المعلمات القياسات البشرية؛

 فصل قوي في مساحة محاور دوران المفاصل، مما يضمن تغيير موضع الورك في اللفة والميل.

لا يسمح المفهوم المقبول مسبقًا بحل المشكلات باستخدام الطرق المذكورة أعلاه. تم اقتراح حل يتمثل في استخدام المفصلات الافتراضية

2307-0595, نشرة الهندسة, № 03, 2015

محاور الدوران تتطابق مع محاور دوران المفاصل البشرية المقابلة لها. تم تطوير المخططات التخطيطية للوحدات المقابلة للمفهوم المقبول. دعونا نلقي نظرة فاحصة على الجزء الخلفي والورك من الهيكل الخارجي MI.

2.1 درجات حركة الظهر

يتمتع الظهر البشري بقدرة عالية على الحركة، لكن المفهوم الكامن وراء الهياكل الخارجية الحديثة لا يسمح بتحقيق حركته بالكامل. يحد MI بشكل كبير من حركات المشغل البشري المقابلة للتغيرات في موضع الانعراج للظهر.

إن وضع مفصلة أسطوانية بسيطة خلف الظهر لا يحل المشكلة (الشكل 2). العمود الفقري في هذه الحالة هو محور الدوران، لذلك عند وضع زوج الدوران خارج الجسم نحصل على محور ثانٍ لا يتطابق مع الأول، مما قد يؤدي إلى تلف العمود الفقري وجسم المشغل.

أرز. 2. رسم تخطيطي حركي للجزء الخلفي من مشغل الهيكل الخارجي

المخرج من هذا الوضع هو استخدام مفصل ذو محور دوران افتراضي يتطابق مع محور دوران ظهر الإنسان وهو العمود الفقري. في التين. يوضح الشكل 3 الهيكل التخطيطي لوحدة العمود الفقري، وهي عبارة عن دليل متدحرج منحني على طول نصف قطر معين يتوافق مع المسافة إلى المحور الافتراضي للدوران (البند 1).

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

أرز. 3. مخطط تصميمي لتنفيذ مفصل يوفر تغيير في انحراف ظهر المشغل على أساس مفصل أسطواني بمحور دوران افتراضي

2.2 درجات حركة الورك

المفصل المسؤول عن تنفيذ الحركة والذي يضمن تغيير وضعية فخذ الإنسان في الملعب، عندما يتغير وضع ساق الشخص في اللفة، يخترق جسم الإنسان، وبالتالي يلحق به الضرر. الحل لهذه المشكلة هو استخدام مفصلة أسطوانية ذات محور دوران افتراضي (البندان 1، 2 في الشكل 4).

أرز. 4. مخطط تصميمي لتنفيذ المفصل الذي يوفر تغييرًا في انعراج ظهر المشغل

2307-0595, نشرة الهندسة, № 03, 2015

3. مزايا وعيوب المفهوم المقترح

يتمتع المفهوم العام المقترح للهيكل الخارجي MI بعدد من المزايا:

 أبعاد مخفضة بسبب ملاءمة MI لجسم المشغل البشري؛

 وفيما يتعلق بحركات الإنسان الأساسية، فمن الممكن تطبيق مبدأ حركة واحدة للمشغل - حركة واحدة للهيكل الخارجي، أي. إن التغيير في الإحداثيات المعممة في مفصل IM كافٍ للتغيير في الإحداثيات المعممة للمفصل البشري المقابل. في الإصدارات الحديثة من الهياكل الخارجية، يتوافق التغيير في الإحداثيات المعممة لمفصل بشري واحد مع مجموعة معينة من التغييرات في الإحداثيات المعممة لمفاصل الهيكل الخارجي. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا المبدأ لا ينطبق على جميع الحركات البشرية، وإلا سيكون من الضروري تعقيد تصميم MI بشكل كبير وجعل عدد درجات تنقل الهيكل الخارجي مساويًا لعدد درجات تنقل الهيكل الخارجي. الشخص، وهو أمر غير ممكن في هذه المرحلة من تطور التكنولوجيا؛

 بعض التبسيط لنظام التحكم بسبب تنفيذ مبدأ حركة واحدة للمشغل - حركة واحدة للهيكل الخارجي؛

 إتقان مبسط للIMالمشغل البشري؛

 تحسين بيئة العمل.

 القدرة على تعديل الإطار إلى هيكل مدرع خارجي حامل مصمم للحماية من أحمال الصدمات المختلفة؛

 تصميم خفيف الوزن نسبيًا نظرًا لحقيقة أن الدرع والإطار عبارة عن وحدة واحدة ؛

 صلابة هيكلية عالية.

 ومن بين عيوب هذا المفهوم ما يلي:

 زيادة في درجات حركة الاحتشاء.

 تعقيد تصميم المفاصل.

 زيادة استهلاك الطاقة.

4. تطوير آلية تشغيل الهيكل الخارجي للطرف السفلي

المرحلة التالية بعد اتخاذ القرار بشأن استخدام المحاور الافتراضية وتطوير المخططات التصميمية للمفاصل IM هي تطوير مخطط حركي مع مراعاة محاور الدوران الحقيقية والافتراضية. للحصول على الأبعاد الهندسية الدقيقة للمخطط الحركي للهيكل الخارجي MI، تم النظر في عدة طرق للحل:

 الأشعة السينية الكاملة لجسم المشغل؛

 تجميع نموذج أولي للنموذج الحركي لتحسينه التجريبي.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

وأخيراً تم اختيار الطريقة الثانية. وفي الوقت نفسه، تقرر الجمع بين مراحل تطوير الإطار وتجميع النموذج التجريبي. في التين. يوضح الشكل 5 نسخة أولية من الهيكل الخارجي من النوع MI المحفظي للأطراف السفلية.

مزايا التصميم المقترح للهيكل الخارجي MI:

 ترتيب بسيط ومريح للمفاصل، بما في ذلك محور الدوران الافتراضي؛

 مناسبة لعمل نموذج تجريبي للمخطط الحركي لـ IM من أجل توضيح الأبعاد الهندسية وموضع درجات الحركة؛

 الإزالة من المحركات المشغلة، والتي تعتبر حاليًا محركات هوائية وهيدروليكية ذات حركة انتقالية لوصلة الخرج، لجميع الأحمال باستثناء الأحمال المحورية، بسبب حركة وصلة الخرج على طول الدليل؛

 يتم حماية المحرك التنفيذي بشكل موثوق من التأثيرات الميكانيكية الخارجية بواسطة غلاف، وهو أمر ذو قيمة خاصة عند استخدام العضلات الهوائية كمحركات تنفيذية. يتم تحقيق ذلك عن طريق إدخال رافعة إضافية تربط وصلة الإخراج لمحرك المحرك مع IM (الشكل 5)؛

 يتم تحقيق زيادة في عمر خدمة العضلات الهوائية لأنها لا تنحني أثناء التشغيل.

أرز. 5. نسخة أولية لمشغل الهيكل الخارجي للأطراف السفلية من نوع الكبسولة

2307-0595, نشرة الهندسة, № 03, 2015

5. محطة توليد الكهرباء

لا يمكن أن تتمتع الهياكل الخارجية الحديثة باستقلالية كافية إلا إذا كانت الطاقة الإجمالية للمحركات منخفضة، مما يؤثر، من ناحية، على سعة الحمولة وسرعة الحركة في الفضاء، وعدد درجات الحركة المتحكم فيها، من ناحية أخرى. نظرًا للعامل الأخير إلى حد كبير، فإن أجهزة MI المستقلة الموجودة حاليًا هي هياكل خارجية للأطراف السفلية فقط. يستخدم الهيكل الخارجي للأطراف السفلية BLEEX محرك الاحتراق الداخلي (ICE) كمصدر رئيسي للطاقة، ويولد الطاقة الهيدروليكية والكهربائية.

في ويجري حاليًا استكشاف إمكانية استخدام محرك احتراق داخلي مدمج مع شاحن هيدروليكي أو هوائي فائق. هذا يجب أن يقلل بشكل كبير من خصائص الوزن والحجم لوحدة الطاقة.

في في النماذج الحديثة من الهياكل الخارجية المستقلة المزودة بمحركات الاحتراق الداخلي، توجد المحركات خلف ظهر المشغل في حقائب ظهر كبيرة، مما يقلل من حركة المنطقة القطنية، ولكنه في الوقت نفسه يسمح باستخدام محرك أكبر، مما يوفر في نفس الوقت حماية الظهر. ومن الممكن استخدام المبدأ المتبع في دبابات ميركافا التابعة للجيش الإسرائيلي. يقع المحرك في المقدمة، مما يوفر حماية إضافية للطاقم. لتقليل حجم الدعوى، يمكنك استخدام المحركتكوين على شكل حرف V مع زاوية محدبة متزايدة بشكل كبير. سيسمح هذا التكوين حرفيًا للمحرك بالاستلقاء بشكل مسطح على الصدر أو الظهر، وبالتالي تقليل الأبعاد بشكل كبير.

خاتمة

تعمل جميع البلدان المتقدمة للغاية في العالم على مشاريع الهياكل الخارجية الروبوتية المجهزة بمحركات قوية، والمخصصة للاستخدام بشكل رئيسي في مناطق القتال وعمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ. هناك أيضًا تطورات في هذا الاتجاه في الاتحاد الروسي، ولكن في الوقت الحالي تبدو آفاق التطورات المحلية غامضة للغاية. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لإجراء البحوث العلمية وتنفيذ المشاريع التقنية في هذا المجال.

حتى الآن، تم تحديد مفهوم الهيكل الخارجي MI، وتم وضع بعض حلول التصميم. يتم تقديم طريقة تسمح للشخص بحساب ديناميكيات MI مع الأخذ في الاعتبار تفاعلات السطح الداعم، ومن ثم بناء نظام تحكم لمجمع الهيكل الخارجي البشري. تم اختيار التصميم المتوازي لنسختين من IM، والتي لها تصميم إطار عالمي، ولكنها تختلف من حيث المحركات: الأسطوانات الهيدروليكية والعضلات الهوائية، كاتجاهات ذات أولوية لتطوير هذا المشروع. حاليًا، يجري العمل أيضًا على نموذج تجريبي، مما سيسمح لنا بتقييم الحلول المختارة.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

فهرس

1. هانلون إم رايثيون XOS 2 الهيكل الخارجي,بدلة الروبوتات من الجيل الثاني، الولايات المتحدة الأمريكية. سبتمبر 2010. وضع الوصول: www.gizmag.com/raytheon-significantly-تقدم-الهيكل الخارجي-تصميم/16479(تاريخ الوصول 16/03/15).

2. Kazerooni H.، Steger R. الهياكل الخارجية للأطراف السفلية في بيركلي // مجلة ASME للأنظمة الديناميكية والقياسات والتحكم، المجلد. 128، لا. 1، ص. 14-25 مارس 2006. DOI: 10.1115/1.2168164. وضع الوصول: (تاريخ الوصول 16/03/15).

3. Kazerooni H.، Steger R.، Huang L. التحكم الهجين في الهيكل الخارجي للطرف السفلي في بيركلي (BLEEX) // المجلة الدولية لأبحاث الروبوتات، المجلد. 25، لا. 5-6، مايو يونيو 2006، ص. 561-573. دوى: 10.1177/0278364906065505. وضع وصول: http://bleex.me.berkeley.edu/publications/(تاريخ الوصول 16/03/15).

4. سانكاي واي هال: طرف مساعد هجين يعتمد على علم الحاسوب. // تكنولوجيا المعلومات العالمية COE، هندسة النظم والمعلومات، جامعة تسوكوبا. وضع وصول:http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/sonota/ISSR_Sankai.pdf(تاريخ الوصول 16/03/15).

5. Vereikin A.A.، Kovalchuk A.K.، Kulakov D.B.، Semenov S.E.، Karginov L.A.، Kulakov B.B.، Yarots V.V. توليف المخطط الحركي لمشغل الهيكل الخارجي // القضايا العلمية الحالية.-2014. – رقم الثالث عشر. – ص 68-76.

6. فيريكين أ.أ.، كوفالتشوك أ.ك.، كولاكوف دي.بي.، سيمينوف إس.إي. تحليل واختيار الهيكل الحركي لمشغل الهيكل الخارجي // العلوم والتعليم:

النشر العلمي والتقني الإلكتروني لجامعة MSTU. ن. بومان. 2014. - رقم 7. ص 7293. DOI: 10.7463/0714.0717676. وضع وصول: http://technomag.bmstu.ru/doc/717676.html(تاريخ الوصول 16/03/15).

7. ميركافا إم كيه. 4. دبابة القتال الرئيسية. //العسكرية اليوم. وضع وصول: http://www.militarytoday.com/tanks/merkava_mk4.htm(تاريخ الوصول 16/03/15).

8. هل تتفوق "Fighter-21" على منافسيها؟ // المراجعة العسكرية. أبريل 2011. وضع الوصول: http://topwar.ru/4198-boec-21-obgonit-konkurentov.html(تاريخ الوصول 16/03/15).

9. لافروفسكي إي.ك.، بيسمينايا إي.في. على المشي المنتظم للهيكل الخارجي للأطراف السفلية مع نقص مدخلات التحكم // المجلة الروسية للميكانيكا الحيوية. - 2014. - ت.18، رقم 2. - مع. 208-225. وضع وصول: http://vestnik.pstu.ru/biomech/archives/?id=&folder_id=3883(تاريخ الوصول 16/03/15).

10. أساسيات نظرية مشغلات الروبوتات المشي // Kovalchuk A.K.، Kulakov B.B.، Kulakov D.B.، Semenov S.E.، Yarots V.V. – م.:دار رودومينو للنشر، 2010. –

11. كوفالتشوك إيه كيه، كولاكوف دي بي، سيمينوف إس إي، ياروتس في في، فيريكين إيه إيه، كولاكوف بي بي، كارجينوف إل إيه طريقة لتصميم المحركات المكانية الشبيهة بالشجرة لروبوتات المشي // النشرة الهندسية لـ MSTU N.E. بومان. -

2307-0595, نشرة الهندسة, № 03, 2015

2014. - رقم 11. – ص6-10. وضع وصول: http://engbul.bmstu.ru/doc/736600.html(تاريخ الوصول 16/03/15).

12. فيريكين أ.أ.، كوفالتشوك أ.ك.، كارجينوف إل.أ. دراسة ديناميكيات آلية المحرك للهيكل الخارجي للأطراف السفلية مع مراعاة تفاعلات السطح الداعم // العلوم والتعليم: إلكترونيالنشر العلمي والتقني لجامعة MSTU. ن. بومان. – 2014. – العدد 12. – ص256-278. دوى: 10.7463/0815.9328000. وضع وصول: http://technomag.bmstu.ru/doc/745388.html(تاريخ الوصول 16/03/15).

13. Vereikin A.A.، Kovalchuk A.K.، Kulakov D.B.، Semenov S.E.، Karginov L.A.، Kulakov B.B.، Yarots V.V. ديناميات المحرك الهيكل الخارجي // الهندسة والتكنولوجيا: آفاق تطوير جديدة. – 2014. – رقم الثالث عشر. - ج. 5-16.

14. فيريكين أ.أ. حساب الأسطوانات الهيدروليكية التنفيذية للهيكل الخارجي // مولودجنيالنشرة العلمية والتقنية لجامعة MSTU im. ن. بومان. مجلة إلكترونية. – 2013. –

رقم 5. – ص 11. وضع الوصول: http://sntbul.bmstu.ru/doc/569290.html(تاريخ الوصول 16/03/15).

15. كوفالتشوك إيه كيه، كولاكوف دي بي، سيمينوف دي بي. مفهوم بناء نظام محركات مؤازرة كهروهيدروليكية لروبوت يمشي على قدمين // العلوم والتعليم: إلكترونيالنشر العلمي والتقني لجامعة MSTU. ن. بومان. – 2010. –

جدول محتويات موضوع "المفصليات. الحبليات.":

النظامية والمميزة علامات المفصلياتملخصة في الجدول. من حيث عدد الأنواع، فإن شعبة مفصليات الأرجل هي الأكثر عددًا بين جميع الأنواع الأخرى. أكثر من ثلاثة أرباع العدد الإجمالي لجميع الأنواع المعروفة تمثل هذا النوع.

للحصة وحدها الحشراتتمثل أكثر من نصف جميع الأنواع المعروفة. لقد أتقنت المفصليات جميع الموائل على الأرض وفي الماء.

الخطة الأساسية هيكل الجسم المفصلي x كان ناجحًا للغاية، ومن خلال عملية تسمى الإشعاع التكيفي، أدى تطور أحد أشكال الأسلاف بنجاح إلى ظهور مجموعة متنوعة من الأنواع التي ملأت العديد من المنافذ البيئية المختلفة.

خطة الجسمفي الحشرات يمكن اعتبارها بنية متطورة للجسم المجزأ للحلقيات. يوضح هذا المثال بوضوح كيف يمكن استخدام تجزئة القياس. كان للمفصليات القديمة أطراف بسيطة على طول أجسامها، والتي ربما تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف، مثل تبادل الغازات، والحصول على الطعام، والحركة، والتعرف على الإشارات المختلفة. في المفصليات الحديثة، أدى الميل نحو التخصص الدقيق مقارنة بالحلقيات إلى ظهور أطراف أكثر تعقيدًا وتخصصًا، مع تقسيم أكثر وضوحًا للعمل.

في الهيكل الخارجي، لا يزال التجزئة مرئيًا، ولكن العدد شرائحيصبح أقل من .

أدناه سننظر في أمور أخرى مهمة ملامح المفصليات. وهذا، بالإضافة إلى تطور التجزئة المذكور أعلاه، يوضح أنها مزدهرة.

الهيكل الخارجي. بشرة.

بشرةتفرزها خلايا البشرة. في تكوين بشرةيحتوي على الكيتين، وهو عديد السكاريد المحتوي على النيتروجين والذي يشبه إلى حد كبير السليلوز، والذي يعمل بمثابة المادة الداعمة لجدران الخلايا النباتية. يتمتع الكيتين بقوة شد عالية (يصعب كسره عند سحبه من كلا الطرفين). يمكن أن يؤدي ارتباط الكيتين بمركبات كيميائية أخرى إلى تغيرات في خصائص الهيكل الخارجي. فمن خلال إضافة الأملاح المعدنية، على سبيل المثال (خاصة أملاح الكالسيوم)، يمكن أن يصبح الهيكل الخارجي أكثر صلابة، مثل القشريات. البروتين له نفس التأثير. وهذا يخلق إمكانية وجود مجموعة واسعة من الهياكل الخارجية من حيث الصلابة والمرونة والصلابة. تلعب مرونة البشرة دورًا مهمًا في المفاصل.

التوفر الهيكل الخارجييخلق الفوائد التالية:
1) بمثابة دعم، خاصة على الأرض؛
2) ترتبط العضلات بالسطح الداخلي للهيكل الخارجي، ولا سيما تلك التي تشارك في الحركة، بما في ذلك الطيران؛
3) بمثابة حماية ضد الأضرار المادية؛
4) طبقة شمعية تغطي البشرة، تنتجها غدة خاصة في البشرة، تمنع الجفاف في الموائل الأرضية؛
5) تعتمد قدرة الحشرات على الطيران، وكذلك قدرة البراغيث والجراد على القفز، على وجود بروتين مرن للغاية في الهيكل الخارجي؛
6) الهيكل الخارجي ذو كثافة منخفضة، وهو أمر مهم جدًا للحيوانات الطائرة؛
7) وجود بشرة يخلق إمكانية ظهور مفاصل مرنة بين الأجزاء.
8) يمكن تعديل الهيكل الخارجي ليشكل فكوكًا صلبة قادرة على عض الطعام أو سحقه أو مصه أو سحقه؛
9) في بعض الأماكن يمكن أن يكون الهيكل الخارجي شفافاً مما يضمن اختراق الضوء إلى العينين وإمكانية التمويه في الماء.

قطعة 1

كيتين (ج 8 ح 13 لا 5) ن (الاب. الكيتين، من اليونانية القديمة. χιτών: الكيتون - الملابس والجلد والقشرة) - مركب طبيعي من مجموعة السكريات المحتوية على النيتروجين.

المكون الرئيسي للهيكل الخارجي (بشرة) للمفصليات وعدد من اللافقاريات الأخرى، وهو جزء من جدار الخلية للفطريات والبكتيريا.

وفي عام 1821، اكتشف الفرنسي هنري براكونو، مدير الحديقة النباتية في نانسي، مادة في الفطر غير قابلة للذوبان في حامض الكبريتيك. اتصل به فطر. يتم عزل الكيتين النقي لأول مرة من الأصداف الخارجية للرتيلاء. وقد اقترح هذا المصطلح العالم الفرنسي أ. أودييه، الذي درس الغلاف الخارجي للحشرات، في عام 1823.

يعد الكيتين أحد أكثر السكريات شيوعًا في الطبيعة، ففي كل عام على الأرض، يتشكل ويتحلل حوالي 10 جيجا طن من الكيتين في الكائنات الحية.

· يقوم بوظائف الحماية والدعم، مما يضمن صلابة الخلايا – الموجودة في جدران خلايا الفطريات.

· المكون الرئيسي للهيكل الخارجي للمفصليات.

· يتشكل الكيتين أيضًا في أجسام العديد من الحيوانات الأخرى - مثل الديدان المختلفة والتجويفات المعوية وما إلى ذلك.

في جميع الكائنات الحية التي تنتج وتستخدم الكيتين، لا يوجد في شكل نقي، ولكن بالاشتراك مع السكريات الأخرى، وغالبا ما يرتبط بالبروتينات. على الرغم من أن الكيتين مادة مشابهة جدًا للسليلوز في التركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية والدور البيولوجي، إلا أنه لا يمكن العثور على الكيتين في الكائنات الحية التي تشكل السليلوز (النباتات وبعض البكتيريا).

الكيتين صلب وشفاف.

كيمياء الكيتين

في شكله الطبيعي، يختلف الكيتين من الكائنات الحية المختلفة إلى حد ما في التركيب والخصائص.

الكيتين غير قابل للذوبان في الماء ومقاوم للأحماض المخففة والقلويات والكحول والمذيبات العضوية الأخرى. يذوب في المحاليل المركزة لبعض الأملاح (كلوريد الزنك، ثيوسيانات الليثيوم، أملاح الكالسيوم) وفي السوائل الأيونية.

عند تسخينه بمحاليل مركزة من الأحماض المعدنية، يتم تدميره (تحلله مائيًا).

الكيتين هو عديد السكاريد الذي يحتوي على النيتروجين (عديد السكاريد الأميني).

تشكل السكريات الهيكلية (السليلوز، الهيمسيلولوز) الموجودة في جدران خلايا النباتات سلاسل ممتدة، والتي بدورها تتلاءم مع ألياف أو صفائح قوية وتكون بمثابة نوع من الإطار في الكائن الحي. البوليمر الحيوي الأكثر شيوعًا في العالم هو السكاريد الهيكلي للنباتات - السليلوز. الكيتين هو ثاني أكثر السكاريد الهيكلي وفرة بعد السليلوز.. من حيث تركيبه الكيميائي وخصائصه ووظائفه الفيزيائية والكيميائية، فإن الكيتين قريب من السليلوز. الكيتين هو نظير للسليلوز في عالم الحيوان.

في الكائنات الحية التي تعيش في الطبيعة، يمكن تشكيل الكيتين فقط، والشيتوزان هو مشتق من الكيتين. يتم الحصول على الشيتوزان من الكيتين عن طريق نزع الأسيتيل مع القلويات.نزع الأسيتيل هو رد فعل عكسي للأستلة، أي. استبدال ذرة الهيدروجين بمجموعة الأسيتيل CH 3 CO.

مصادر المواد الخام من الكيتين والشيتوزان

الكيتين هو مكون داعم:

· الأنسجة الخلوية لمعظم الفطريات وبعض الطحالب.

· الغلاف الخارجي للمفصليات(بشرة في الحشرات، قذيفة في القشريات) و الديدان.

· بعض أعضاء الرخويات.

قطعة 2

في كائنات الحشرات والقشريات وخلايا الفطريات والدياتومات، يشكل الكيتين، بالاشتراك مع المعادن والبروتينات والميلامين، الهيكل العظمي الخارجي والهياكل الداعمة الداخلية.

الميلانينتحديد لون الجلد ومشتقاته (الشعر، الريش، الحراشف) في الفقاريات، والبشرة في الحشرات، وقشر بعض الفواكه وغيرها.

المصادر المحتملة للكيتين متنوعة وواسعة الانتشار بطبيعتها. يقدر إجمالي تكاثر الكيتين في محيطات العالم بنحو 2.3 مليار طن سنويًا، وهو ما يمكن أن يوفر إمكانات إنتاج عالمية تتراوح بين 150-200 ألف طن من الكيتين سنويًا.

إن مصدر الكيتين الأكثر سهولة وواسع النطاق للتنمية الصناعية هو أصداف القشريات التجارية. من الممكن أيضًا استخدام الغلاديوس (لوحة الهيكل العظمي) للحبار وسيبيون الحبار والكتلة الحيوية للفطريات الخيطية والأعلى. يمكن للحشرات المستأنسة والقابلة للتكاثر، بسبب تكاثرها السريع، أن توفر كتلة حيوية كبيرة تحتوي على الكيتين. وتشمل هذه الحشرات دودة القز ونحل العسل والذباب المنزلي. في روسيا، مصدر واسع النطاق للمواد الخام التي تحتوي على الكيتين هو سرطان كامتشاتكا وسرطان البحر الثلجي، الذي يصل صيده السنوي في الشرق الأقصى إلى 80 ألف طن، وكذلك الروبيان ذو الذيل الزاوي في بحر بارنتس.

ومن المعروف أن أصداف القشريات عبارة عن مواد خام باهظة الثمن،وعلى الرغم من أنه تم تطوير أكثر من 15 طريقة للحصول على الكيتين منها، إلا أنه تم طرح السؤال حول الحصول على الكيتين والكيتوزان من مصادر أخرى، ومن بينها القشريات الصغيرة والحشرات.

نظرا للاستخدام الواسع النطاق لتربية النحل في بلدنا، فمن الممكن الحصول على المواد الخام الكيتينية (النحل الميت) على نطاق واسع. اعتبارًا من عام 2004، كان هناك 3.29 مليون مستعمرة للنحل في الاتحاد الروسي في جميع فئات المزارع. تبلغ قوة مستعمرة النحل (كتلة شغالات النحل في مستعمرة النحل، مقاسة بالكيلوجرام) في المتوسط ​​3.5-4 كجم. في الصيف، خلال فترة جمع العسل النشط وفي الربيع بعد فصل الشتاء، تتجدد مستعمرة النحل بنسبة 60-80٪ تقريبًا. وبالتالي، يمكن أن تتراوح قاعدة المواد الخام السنوية للنحل الميت من 6 إلى 10 آلاف طن، مما يجعل من الممكن اعتبار النحل الميت مصدرًا واعدًا جديدًا للكيتوزان الحشري إلى جانب الأنواع التقليدية من المواد الخام.

يشكل الكيتين، وهو جزء من قشرة القشريات، بنية ليفية. في القشريات، مباشرة بعد طرح الريش، تكون القشرة ناعمة ومرنة، وتتكون فقط من مركب بروتين الكيتين، ولكن مع مرور الوقت تصبح أقوى بسبب تمعدن الهيكل بشكل رئيسي مع كربونات الكالسيوم. وبالتالي، فإن قشرة القشريات مبنية من ثلاثة عناصر رئيسية - الكيتين، الذي يلعب دور الإطار، وهو جزء معدني يمنح القشرة القوة اللازمة، والبروتينات التي تجعلها نسيجًا حيًا. تحتوي القشرة أيضًا على الدهون والميلانين وأصباغ أخرى.

ميزة النحل الميت هي الحد الأدنى من محتوى المعادن، لأن بشرة الحشرات غير متمعدنة عمليا. في هذا الصدد، ليست هناك حاجة لتنفيذ إجراء معقد لإزالة المعادن.

الخواص الفيزيائية والكيميائية وتطبيق الكيتين والشيتوزان

لقد اجتذب الكيتين والشيتوزان المشتق منزوع الأسيتيل انتباه مجموعة واسعة من الباحثين والممارسين نظرًا لخصائصهم الكيميائية والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية المعقدة وقاعدة غير محدودة من المواد الخام القابلة للتكرار. تحدد طبيعة السكاريد لهذه البوليمرات مدى ارتباطها بالكائنات الحية، كما أن وجود المجموعات الوظيفية التفاعلية (مجموعات الهيدروكسيل، المجموعة الأمينية) يوفر إمكانية إجراء تعديلات كيميائية مختلفة تجعل من الممكن تعزيز خواصها المتأصلة أو إضافة خصائص جديدة بما يتوافق مع المتطلبات.

يرتبط الاهتمام بالكيتين والشيتوزان بخصائصهما الفسيولوجية والبيئية الفريدة مثل التوافق الحيوي، والتحلل الحيوي (التحلل الكامل تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية)، والنشاط الفسيولوجي في غياب السمية، والقدرة على ربط المعادن الثقيلة والمركبات العضوية بشكل انتقائي، القدرة على تشكيل الألياف والأفلام، وما إلى ذلك.

قطعة 3

تتضمن عملية إنتاج الكيتين إزالة الأملاح المعدنية والبروتينات والدهون والأصباغ من المادة الخام؛ ولذلك فإن جودة الكيتين والكيتوزان تعتمد إلى حد كبير على طريقة ودرجة إزالة هذه المواد، وكذلك على ظروف عملية إنتاج الكيتين. رد فعل نزع الأسيتيل. يتم تحديد متطلبات خصائص الكيتين والشيتوزان من خلال مجالات استخدامها العملي المتنوعة للغاية. في روسيا، كما هو الحال في بلدان أخرى، لا يوجد معيار واحد، ولكن هناك تقسيم إلى الكيتين والشيتوزان للأغراض التقنية والصناعية والغذائية والطبية.

اتجاهات لاستخدام الكيتين والشيتوزان:

· الصناعة النووية: لتوطين النشاط الإشعاعي وتركيز النفايات المشعة؛

· الطب: كمواد الخياطة وضمادات شفاء الجروح والحروق. كجزء من المراهم، يتم استخدام المستحضرات الطبية المختلفة، مثل المعوي؛

· الزراعة: لإنتاج الأسمدة وحماية البذور والمحاصيل.

· صناعة النسيج: لتحجيم الأقمشة ومعالجتها ضد الانكماش أو مقاومة الماء؛

· صناعة الورق والتصوير الفوتوغرافي: لإنتاج ورق عالي الجودة ودرجات خاصة، وكذلك لتحسين خصائص المواد الفوتوغرافية.

· في صناعة المواد الغذائية بمثابة مادة حافظة وعصير ونبيذ، والألياف الغذائية، ومستحلب.

· كمادة مضافة للغذاء تظهر نتائج فريدة كمادة ماصة معوية.

· في صناعة العطور ومستحضرات التجميل يتم تضمينه في كريمات الترطيب والمستحضرات والمواد الهلامية وبخاخات الشعر والشامبو.

· عند تنقية المياه، فإنه بمثابة مادة ماصة ومندفة.

الكيتين غير قابل للذوبان في الماء ومحاليل الأحماض العضوية والقلويات والكحولات والمذيبات العضوية الأخرى. وهو قابل للذوبان في المحاليل المركزة لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك والفورميك، وكذلك في بعض المحاليل الملحية عند تسخينه، ولكن عندما يذوب فإنه يزيل البلمرة بشكل ملحوظ. في خليط من ثنائي ميثيل أسيتاميد، N-ميثيل-2-بيروليدون وكلوريد الليثيوم، يذوب الكيتين دون تدمير بنية البوليمر. انخفاض الذوبان يجعل من الصعب معالجة واستخدام الكيتين.

ومن الخصائص المهمة أيضًا للشيتوزان الرطوبة وخصائص الامتصاص والقدرة على التورم. نظرًا لحقيقة أن جزيء الشيتوزان يحتوي على العديد من مجموعات الهيدروكسيل والأمين ومجموعات نهائية أخرى، فإن استرطابيته عالية جدًا (2-5 جزيئات لكل وحدة مونومر، والتي تقع في المناطق غير المتبلورة من البوليمرات). في هذا المؤشر، يأتي الشيتوزان في المرتبة الثانية بعد الجلسرين ويتفوق على البولي إيثيلين جلايكول والكاليريول (كحول عالي البوليمر من الكمثرى). يتضخم الشيتوزان بشكل جيد ويثبت المذيب في بنيته بقوة، وكذلك المواد المذابة والمعلقة فيه. ولذلك، في شكل مذاب، الشيتوزان لديه خصائص امتصاص أكبر بكثير مما كانت عليه في شكل غير منحل.

يمكن أن يتحلل الشيتوزان بيولوجيًا بواسطة الكيتيناز والليزوزيم. الكيتيناز- هذه إنزيمات تحفز تحلل الكيتين. يتم إنتاجه في أجسام الحيوانات التي تحتوي على الكيتين. الليزوزيميتم إنتاجه في جسم الحيوان والإنسان. الليزوزيم- إنزيم يعمل على تدمير جدار الخلية البكتيرية مما يؤدي إلى انحلاله. يخلق حاجزًا مضادًا للبكتيريا عند نقاط الاتصال بالبيئة الخارجية. موجود في اللعاب والدموع والغشاء المخاطي للأنف. منتجات الشيتوزان التي تتحلل بالكامل تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية لا تلوث البيئة.

المكون الرئيسي لقشرة الحشرات والقشريات والمفصليات الأخرى

الحرف الأول "x"

الحرف الثاني "ط"

الحرف الثالث "ت"

الحرف الأخير من الحرف هو "ن"

إجابة السؤال "المكون الرئيسي لقشرة الحشرات والقشريات والمفصليات الأخرى" مكون من 5 أحرف:
الكيتين

أسئلة الكلمات المتقاطعة البديلة لكلمة الكيتين

مادة عضوية تشكل الغلاف الصلب الخارجي للقشريات والحشرات والمفصليات الأخرى وتوجد في أغشية عدد من الفطريات وبعض أنواع الطحالب الخضراء

الغلاف الصلب الخارجي للمفصليات

مادة قشرة جراد البحر

مادة عضوية تشكل الغطاء الصلب الخارجي للقشريات والحشرات

"الدروع الواقية للبدن" من أجنحة الخنفساء

تعريف كلمة الكيتين في القواميس

القاموس الموسوعي، 1998 معنى الكلمة في المعجم المعجمي الموسوعي، 1998
عديد السكاريد يتكون من بقايا السكر الأميني لأسيتيل الجلوكوزامين. المكون الرئيسي للهيكل الخارجي (بشرة) للحشرات والقشريات والمفصليات الأخرى. في الفطر يحل محل السليلوز، الذي يشبهه في الخصائص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية...

ويكيبيديا معنى الكلمة في قاموس ويكيبيديا
الكيتين مركب طبيعي من مجموعة السكريات المحتوية على النيتروجين. الاسم الكيميائي: poly-N-acetyl-D-glucose-2-amine، وهو بوليمر من بقايا N-acetylglucosamine المرتبطة بروابط β-(1→4)-glycosidic. المكون الرئيسي للهيكل الخارجي (بشرة...

القاموس التوضيحي الجديد للغة الروسية، T. F. Efremova. معنى الكلمة في القاموس القاموس التوضيحي الجديد للغة الروسية T. F. Efremova.
م - مادة عضوية تشكل الغلاف الصلب الخارجي للقشريات والحشرات والمفصليات الأخرى وتوجد في أغشية عدد من الفطريات وبعض أنواع الطحالب الخضراء.

الموسوعة السوفيتية الكبرى معنى الكلمة في قاموس الموسوعة السوفيتية الكبرى
(الكيتين الفرنسي، من الكيتون اليوناني ≈ الملابس، الجلد، القشرة)، مركب طبيعي من مجموعة السكريات؛ المكون الرئيسي للهيكل الخارجي (بشرة) من المفصليات وعدد من اللافقاريات الأخرى، وهو أيضا جزء من جدار الخلية من الفطريات والبكتيريا....

أمثلة على استخدام كلمة الكيتين في الأدب.

كان الوحش يرقد في مكان قريب - مقيدًا بسمكة الكيتين، كبير الرأس، ذو ثدي قصير سميك، أشبه بالقرون، عيون مركبة.

اصطدمت الكريساليد الثانية بالجدار الحاجز لفيجا والمرأة الأيرلندية حتى منه الكيتينلم يبق شيء، تحول كل شيء إلى رماد دهني.

لقد تحول الجلد إلى الكيتين، بشرة، على وجه مدبوغ، بدت العيون الزرقاء مشرقة وكبيرة بشكل مدهش.

أثناء الانتقال إلى المشي المنتصب، طور التطور هياكل داعمة في الجسم، وفي الخارج كان هناك مزيج من جلد اليرقات والشحوب الكيتين.

وشبكت يدها اليمنى بيدها اليسرى، ومرر أصابعها على الخرز الكيتينوالتي كانت علامتها التعريفية: راين، سبتمبر سول، ميت مارين، كونترين.