Hitīna un hitozāna fizikāli ķīmiskās īpašības un pielietojums. Hitīns ir polisaharīdu "nevītītā zvaigzne". Eksoskeleta galvenā sastāvdaļa

Kapsulas tipa eksoskeleta koncepcija ārkārtas glābšanas operācijām

Zeltser A. G.1, Vereikin A. A.1, *, Goykhman A. V.1, Savčenko A. G.1, Žukovs A. A.1, Demčenko M. A.1

UDK: 21.865.8, 623.445.1, 623.445.2

1 Krievija, MSTU im. N.E. Baumanis

Ievads

Pašlaik esošie eksoskeletu modeļi ir rāmja tipa struktūra, kurai ir minimāls savienojums ar cilvēka ķermeni. Tādējādi apakšējo ekstremitāšu eksoskelets BLEEX ir nostiprināts ar siksnām pie cilvēka operatora pēdām, kājām un muguras, un tas ir stingri piestiprināts tikai pie pēdām.

Tiek piedāvāta principiāli jauna eksoskeleta izpildmehānisma (AM) koncepcija, kuras pamatā ir ideja, ka līdztekus cilvēka fizisko spēju palielināšanai AM ir jānodrošina arī viņa ķermeņa aizsardzība, kas ir diezgan pamatoti ne- ārkārtas glābšanas operāciju noteicošie nosacījumi. Uzdevums izvirzīts nodrošināt IM universāla dizaina izveidi, kas nepieciešamības gadījumā ļaus izveidot eksoskeletu līniju, kurā tiks iekļauta kaujas operācijām paredzētā versija. Šajā gadījumā jaudas rāmis tiek aizstāts ar bruņu rāmi.

1. Savienojumu relatīvā stāvokļa noteikšana

IN Kā sākotnējais posms eksoskeleta MI koka veida kinemātiskās diagrammas sintēzē tika iezīmētas aktīvās un pasīvās mobilitātes pakāpes. Ar aktīvo mēs domājam kontrolētas mobilitātes pakāpes, un ar pasīvo mēs domājam nekontrolētas pakāpes. Tika iegūta provizoriska MI savienojumu izvietojuma diagramma (1. att.) un atlasīti vispārināto koordinātu variācijas diapazoni locītavās, kurus nepieciešams precizēt nākotnē, pamatojoties uz iepriekšējiem darbiem un antropometriskajiem datiem (t.sk. tās, ko piedāvā CATIA programmatūras pakotnes ergonomiskā dizaina modulis). Ir noteikti arī sākotnējie eksoskeleta izmēri un atrašanās vieta

mezgli viens pret otru. Šajā posmā rāmja dizains nebija izstrādāts.

Rīsi. 1. MI eksoskeleta locītavu provizoriskais izkārtojums

2. Izpildmehānisma vispārējās koncepcijas izstrāde

Pētot galveno komponentu relatīvo novietojumu, tika konstatētas problēmas, kas pavada izvēlēto kapsulas dizainu, kas saistītas ar struktūras kustību stingro saistību ar cilvēka kustībām. Tādējādi eksoskeleta augšstilba kaula mobilitātes pakāpei addukcijas-nolaupīšanas veida kustība (ripošanas maiņa), kas īstenota caur cilindrisku viru, kuras pamatā ir standarta gultņu komplekts, noved pie MI saites iekļūšanas cilvēka ķermenī. , kas ir pilnīgi nepieņemami. Mūsdienu eksoskeletu modeļos šāda veida problēmas tiek atrisinātas:

 MI saites noņemšana no cilvēka ķermeņa virzienā, kas ir perpendikulārs sagitālajai plaknei;

 piešķirot vispārinātās locītavas koordinātas izmaiņu diapazonu, kas ir ievērojami mazāks par pieļaujamo, kas noteikts pēc antropometriskajiem parametriem;

 locītavu rotācijas asu stipra atdalīšana telpā, nodrošinot gūžas stāvokļa maiņu sānsveres un slīpuma virzienā.

Iepriekš pieņemtā koncepcija neļauj atrisināt problēmas, izmantojot iepriekš minētās metodes. Ir piedāvāts risinājums, kas sastāv no eņģu izmantošanas ar virtuālo

2307-0595, Inženierzinātņu biļetens, № 03, 2015

mi rotācijas asis, kas sakrīt ar atbilstošo cilvēka locītavu rotācijas asīm. Izstrādātas pieņemtajai koncepcijai atbilstošu mērvienību shematiskās diagrammas. Apskatīsim tuvāk MI eksoskeleta muguru un gurnu.

2.1 Muguras mobilitātes pakāpes

Cilvēka mugurai ir augsta mobilitāte, taču mūsdienu eksoskeletu pamatā esošā koncepcija neļauj pilnībā realizēt tās mobilitāti. MI būtiski ierobežo cilvēka operatora kustības atbilstoši izmaiņām muguras leņķa stāvoklī.

Vienkāršas cilindriskas eņģes novietošana aiz muguras problēmu neatrisina (2. att.). Mugurkauls šajā gadījumā ir rotācijas ass, tāpēc, novietojot rotācijas pāri ārpus ķermeņa, mēs iegūstam otro asi, kas nesakrīt ar pirmo, kas var izraisīt operatora mugurkaula un ķermeņa bojājumus.

Rīsi. 2. Eksoskeleta izpildmehānisma aizmugures kinemātiskā diagramma

Izeja no šīs situācijas ir izmantot artikulāciju ar virtuālo rotācijas asi, kas sakrīt ar cilvēka muguras, kas ir mugurkaula, rotācijas asi. Attēlā 3. attēlā parādīta mugurkaula vienības shematiskā struktūra, kas ir rites vadotne, kas izliekta pa noteiktu rādiusu, kas atbilst attālumam līdz virtuālajai rotācijas asij (1. pozīcija).

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

Rīsi. 3. Projektēšanas shēma savienojuma ieviešanai, kas nodrošina operatora muguras leņķa izmaiņas, pamatojoties uz cilindrisku savienojumu ar virtuālu griešanās asi

2.2 Gūžas mobilitātes pakāpes

Locītava, kas ir atbildīga par kustības veikšanu, kas nodrošina cilvēka operatora augšstilba stāvokļa maiņu slīpumā, mainoties cilvēka kājas stāvoklim, iekļūst cilvēka ķermenī, tādējādi to sabojājot. Šīs problēmas risinājums ir cilindriskas eņģes izmantošana ar virtuālu griešanās asi (1., 2. pozīcija 4. attēlā).

Rīsi. 4. Savienojuma konstrukcijas shēma, kas nodrošina operatora muguras leņķa maiņu

2307-0595, Inženierzinātņu biļetens, № 03, 2015

3. Piedāvātās koncepcijas priekšrocības un trūkumi

Ierosinātajai MI eksoskeleta vispārējai koncepcijai ir vairākas priekšrocības:

 samazināti izmēri, jo MI cieši pieguļ operatora ķermenim;

 Attiecībā uz cilvēka pamatkustībām ir iespējams realizēt vienas operatora kustības - vienas eksoskeleta kustības - principu, t.i. vispārinātās koordinātas izmaiņas IM artikulācijā ir adekvātas attiecīgās cilvēka locītavas vispārinātās koordinātas izmaiņām. Mūsdienu eksoskeletu versijās vienas cilvēka locītavas vispārināto koordinātu izmaiņas atbilst noteiktam eksoskeleta locītavu vispārināto koordinātu izmaiņu kopumam. Tomēr jāatzīmē, ka šis princips neattiecas uz visām cilvēka kustībām, pretējā gadījumā būtu nepieciešams ievērojami sarežģīt MI dizainu un pietuvināt eksoskeleta mobilitātes pakāpju skaitu līdz cilvēka mobilitātes pakāpēm. persona, kas šajā tehnoloģiju attīstības stadijā nav iespējama;

 zināma vadības sistēmas vienkāršošana, pateicoties viena operatora kustības principa ieviešanai - viena eksoskeleta kustība;

 vienkāršota IM apguve cilvēks operators;

 uzlabota ergonomika;

 iespēja pārveidot rāmi par ārējo nesošo bruņu konstrukciju, kas paredzēta aizsardzībai pret dažādām triecienslodzēm;

 salīdzinoši viegls dizains, jo bruņas un rāmis ir viens vesels;

 augsta konstrukcijas stingrība.

 Starp koncepcijas trūkumiem ir:

 infarkta mobilitātes pakāpes palielināšanās;

 locītavu projektēšanas sarežģītība;

 palielināts enerģijas patēriņš.

4. Izstrādāts apakšējo ekstremitāšu eksoskeleta izpildmehānisms

Nākamais posms pēc lēmuma pieņemšanas par virtuālo asu izmantošanu un IM savienojumu projektēšanas diagrammu izstrādes ir kinemātiskās diagrammas izstrāde, ņemot vērā reālās un virtuālās griešanās asis. Lai iegūtu precīzus eksoskeleta MI kinemātiskās diagrammas ģeometriskos izmērus, tika apsvērtas vairākas risināšanas metodes:

 operatora ķermeņa pilna rentgena izmeklēšana;

 kinemātiskā modeļa prototipa montāža tā eksperimentālai pilnveidošanai.

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

Visbeidzot tika izvēlēta otrā metode. Tajā pašā laikā tika nolemts apvienot rāmja izstrādes un eksperimentālā modeļa montāžas posmus. Attēlā 5. attēlā parādīta apakšējo ekstremitāšu kapsulārā tipa MI eksoskeleta provizoriskā versija.

Ierosinātā MI eksoskeleta dizaina priekšrocības:

 vienkāršs un ērts savienojumu izvietojums, tostarp ar virtuālo rotācijas asi;

 piemērots IM kinemātiskās diagrammas eksperimentāla modeļa izveidošanai, lai noskaidrotu ģeometriskos izmērus un mobilitātes pakāpju izvietojumu;

 visu slodžu, izņemot aksiālo, noņemšana no izpildmehānisma motoriem, kas pašlaik tiek uzskatīti par pneimatiskajiem un hidrauliskiem motoriem ar izejas saites translācijas kustību, izejas saites kustības dēļ pa vadotni;

 Izpildmotors ir droši aizsargāts no ārējām mehāniskām ietekmēm ar korpusu, kas ir īpaši vērtīgs, izmantojot pneimatiskos muskuļus kā izpilddzinējus. Tas tiek panākts, ieviešot papildu sviru, kas savieno izpildmehānisma motora izejas saiti ar IM (5. att.);

 Pneimatisko muskuļu kalpošanas laika pieaugums tiek panākts tāpēc, ka darbības laikā tie neliecas.

Rīsi. 5. Kapsulas tipa apakšējo ekstremitāšu eksoskeleta izpildmehānisma sākotnējā versija

2307-0595, Inženierzinātņu biļetens, № 03, 2015

5. Spēkstacija

Mūsdienu eksoskeletiem var būt pietiekama autonomija tikai tad, ja izpildmehānismu kopējā jauda ir zema, kas, no vienas puses, ietekmē slodzes ietilpību un kustības ātrumu telpā, kā arī kontrolēto mobilitātes pakāpju skaitu, no otras puses. Lielā mērā pēdējā faktora dēļ pašlaik esošie autonomie MI ir tikai apakšējo ekstremitāšu eksoskeleti. Apakšējo ekstremitāšu eksoskelets BLEEX izmanto iekšdedzes dzinēju (ICE) kā galveno enerģijas avotu, ģenerējot hidraulisko un elektrisko enerģiju.

IN Šobrīd tiek pētīta iespēja izmantot iekšdedzes dzinēju kombinācijā ar hidraulisko vai pneimatisko kompresoru. Tam vajadzētu ievērojami samazināt spēka agregāta svara un izmēra īpašības.

IN Mūsdienīgajos autonomo eksoskeletu modeļos, kas aprīkoti ar iekšdedzes dzinējiem, dzinēji atrodas aiz operatora muguras lielās mugursomās, kas samazina jostas vietas mobilitāti, bet tajā pašā laikā ļauj izmantot lielāku dzinēju, vienlaikus nodrošinot muguras aizsardzība. Ir iespējams izmantot principu, kāds tiek izmantots Izraēlas armijas tankiem Merkava. Dzinējs atrodas priekšā, nodrošinot ekipāžai papildu aizsardzību. Lai samazinātu uzvalka izmēru, varat izmantot dzinēju V-veida konfigurācija ar ievērojami palielinātu izliekuma leņķi. Šī konfigurācija burtiski ļaus dzinējam gulēt uz krūtīm vai muguras, tādējādi ievērojami samazinot izmērus.

Secinājums

Visas augsti attīstītās pasaules valstis strādā pie robotu eksoskeletu projektiem, kas aprīkoti ar jaudīgiem izpildmehānismiem, kas paredzēti izmantošanai galvenokārt kaujas zonās un ārkārtas glābšanas operācijās. Notikumi šajā virzienā notiek arī Krievijas Federācijā, taču šobrīd iekšzemes attīstības perspektīvas šķiet ļoti miglainas. Tādējādi šajā jomā ir steidzami jāveic zinātniskie pētījumi un jāīsteno tehniskie projekti.

Līdz šim ir definēta MI eksoskeleta koncepcija un izstrādāti daži dizaina risinājumi. Tiek piedāvāta metode, kas ļauj aprēķināt MI dinamiku, ņemot vērā atbalsta virsmas reakcijas, un pēc tam izveidot vadības sistēmu cilvēka un eksoskeleta kompleksam. Kā prioritāri šī projekta izstrādes virzieni tika izvēlēta paralēlā konstrukcija divām IM versijām, kurām ir universāla rāmja konstrukcija, bet atšķiras izpildmehānismi: hidrauliskie cilindri un pneimatiskie muskuļi. Šobrīd norit arī darbs pie eksperimentāla maketa, kas ļaus izvērtēt izvēlētos risinājumus.

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

Bibliogrāfija

1. Hanlons M. Raytheon XOS 2 eksoskelets, Otrās paaudzes robotikas tērps, Amerikas Savienotās Valstis. 2010. gada septembris. Piekļuves režīms: www.gizmag.com/raytheon-significantly-progress-exoskeleton-design/16479(piekļuves datums 16.03.15.).

2. Kazerooni H., Steger R. Bērklija apakšējo ekstremitāšu eksoskeletoni // ASME Journal of Dynamics Systems, Measurements and Control, Vol. 128, Nr. 1, lpp. 2006. gada 14.–25. marts. DOI: 10.1115/1.2168164. Piekļuves režīms: (piekļuves datums 16.03.15.).

3. Kazerooni H., Steger R., Huang L. Bērklija apakšējo ekstremitāšu eksoskeleta hibrīda kontrole (BLEEX) // The International Journal of Robotics Research, Vol. 25, Nr. 5-6, maijs 2006. gada jūnijs, lpp. 561-573. DOI: 10.1177/0278364906065505. Piekļuves režīms: http://bleex.me.berkeley.edu/publications/(piekļuves datums 16.03.15.).

4. Sankai Y. Hal: Hibrīda palīgierīce, kuras pamatā ir kibernika. // Globālā COE kibernika, sistēmu un informācijas inženierija, Cukubas Universitāte. Piekļuves režīms:http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/sonota/ISSR_Sankai.pdf(piekļuves datums 16.03.15.).

5. Vereikins A.A., Kovaļčuks A.K., Kulakovs D.B., Semenovs S.E., Karginovs L.A., Kulakovs B.B., Jarots V.V. Eksoskeleta izpildmehānisma kinemātiskās diagrammas sintēze // Zinātnes aktualitātes.-2014. – Nr.XIII. – 68.-76.lpp.

6. Vereikins A.A., Kovaļčuks A.K., Kulakovs D.B., Semenovs S.E. Eksoskeleta izpildmehānisma kinemātiskās struktūras analīze un izvēle // Zinātne un izglītība:

MSTU elektroniskā zinātniskā un tehniskā publikācija. N.E. Baumanis. 2014. – 7.nr. P. 7293. DOI: 10.7463/0714.0717676. Piekļuves režīms: http://technomag.bmstu.ru/doc/717676.html(piekļuves datums 16.03.15.).

7. Merkava Mk. 4. Galvenais kaujas tanks. // Militāri - šodien. Piekļuves režīms: http://www.militarytoday.com/tanks/merkava_mk4.htm(piekļuves datums 16.03.15.).

8. Vai “Fighter-21” apsteigs savus konkurentus? // Militārais apskats. 2011. gada aprīlis. Piekļuves režīms: http://topwar.ru/4198-boec-21-obgonit-konkurentov.html(piekļuves datums 16.03.15.).

9. Lavrovskis E.K., Pismennaja E.V. Regulāra staigāšana pa apakšējo ekstremitāšu eksoskeletu ar vadības ieejas deficītu // Russian Journal of Biomechanics. – 2014. – T. 18, Nr.2. - AR. 208-225. Piekļuves režīms: http://vestnik.pstu.ru/biomech/archives/?id=&folder_id=3883(piekļuves datums 16.03.15.).

10. Staigājošo robotu izpildmehānismu teorijas pamati // Kovaļčuks A.K., Kulakovs B.B., Kulakovs D.B., Semenovs S.E., Jarots V.V. – M.: Izdevniecība Rudomino, 2010. –

11. Kovaļčuks A.K., Kulakovs D.B., Semenovs S.E., Jarots V.V., Vereikins A.A., Kulakovs B.B., Karginovs L.A. Metode telpisku, kokam līdzīgu staigājošu robotu izpildmehānismu projektēšanai // Engineering Bulletin of MSTU N.E. Baumanis. –

2307-0595, Inženierzinātņu biļetens, № 03, 2015

2014. – 11.nr. – P. 6-10. Piekļuves režīms: http://engbul.bmstu.ru/doc/736600.html(piekļuves datums 16.03.15.).

12. Vereikins A.A., Kovaļčuks A.K., Karginovs L.A. Apakšējo ekstremitāšu eksoskeleta izpildmehānisma dinamikas izpēte, ņemot vērā atbalsta virsmas reakcijas // Zinātne un izglītība: elektroniskā MSTU zinātniski tehniskā publikācija. N.E. Baumanis. – 2014. – Nr.12. – 256.-278.lpp. DOI: 10.7463/0815.9328000. Piekļuves režīms: http://technomag.bmstu.ru/doc/745388.html(piekļuves datums 16.03.15.).

13. Vereikins A.A., Kovaļčuks A.K., Kulakovs D.B., Semenovs S.E., Karginovs L.A., Kulakovs B.B., Jarots V.V. Eksoskeleta izpildmehānisma dinamika // Inženierzinātnes un tehnoloģija: jaunas attīstības perspektīvas. – 2014. – Nr.XIII. – C. 5-16.

14. Vereikins A.A. Eksoskeleta izpildhidraulisko cilindru aprēķins // Molodežnijs MSTU zinātniskais un tehniskais biļetens im. N.E. Baumanis. Elektroniskais žurnāls. - 2013. -

Nr. 5. – P. 11. Piekļuves režīms: http://sntbul.bmstu.ru/doc/569290.html(piekļuves datums 16.03.15.).

15. Kovaļčuks A.K., Kulakovs D.B., Semenovs D.B. Divkāju robota elektrohidraulisko servopiedziņu sistēmas konstruēšanas koncepcija // Zinātne un izglītība: elektroniska MSTU zinātniski tehniskā publikācija. N.E. Baumanis. – 2010. –

Tēmas "Posmkāji. Kordati." satura rādītājs:

Sistemātika un raksturojums posmkāju pazīmes apkopoti tabulā. Sugu skaita ziņā posmkāju patversme ir visskaitlīgākā starp visām pārējām. Vairāk nekā trīs ceturtdaļas no visu zināmo sugu kopskaita ir šī tipa pārstāvji.

Par akciju vien kukaiņi kas veido vairāk nekā pusi no visām zināmajām sugām. Posmkāji ir apguvuši visus biotopus uz sauszemes un ūdenī.

Pamatplāns posmkāju ķermeņa uzbūve x bija ārkārtīgi veiksmīgs, un, izmantojot procesu, ko sauc par adaptīvo starojumu, viena veiksmīgi attīstījusies senču forma radīja dažādas sugas, kas aizpildīja daudzas dažādas ekoloģiskās nišas.

Ķermeņa plāns insektos var uzskatīt par evolucionētu annelīdu segmentētā ķermeņa struktūru. Šis piemērs skaidri parāda, kā var izmantot metamērisko segmentāciju. Senajiem posmkājiem visā ķermeņa garumā bija vienkāršas ekstremitātes, kas, iespējams, pildīja dažādas funkcijas, piemēram, gāzu apmaiņu, barības ieguvi, pārvietošanos un dažādu signālu atpazīšanu. Mūsdienu posmkājiem tendence uz smalkāku specializāciju, salīdzinot ar anelīdiem, ir izraisījusi sarežģītāku un specializētāku ekstremitāšu parādīšanos ar izteiktāku darba sadalījumu.

Ārējā struktūrā joprojām ir redzama segmentācija, bet skaitlis segmentiem kļūst mazāks par .

Tālāk mēs apskatīsim citus svarīgus posmkāju iezīmes. Tie apvienojumā ar iepriekš minēto segmentācijas attīstību skaidri parāda, ka tie plaukst.

Eksoskelets. Kutikula.

Kutikula ko izdala epidermas šūnas. IN kutikulas sastāvs ietver hitīnu, slāpekli saturošu polisaharīdu, kas ir ļoti līdzīgs celulozei, kas kalpo kā augu šūnu sieniņu atbalsta materiāls. Hitīnam ir augsta stiepes izturība (grūti saplīst, velkot no abiem galiem). Hitīna saistīšanās ar citiem ķīmiskiem savienojumiem var izraisīt eksoskeleta īpašību izmaiņas. Pievienojot, piemēram, minerālsāļus (īpaši kalcija sāļus), eksoskelets var kļūt cietāks, tāpat kā vēžveidīgajiem. Olbaltumvielām ir tāda pati ietekme. Tas rada iespēju izveidot dažādus eksoskeletus cietības, elastības un stingrības ziņā. Kutikulu elastībai ir svarīga loma locītavās.

Pieejamība eksoskelets rada šādas priekšrocības:
1) kalpo kā atbalsts, it īpaši uz sauszemes;
2) muskuļi ir piestiprināti pie eksoskeleta iekšējās virsmas, jo īpaši tie, kas ir iesaistīti kustībā, tostarp lidojumā;
3) kalpo kā aizsardzība pret fiziskiem bojājumiem;
4) kutikulu pārklājošais vaskveida slānis, ko rada īpašs epidermas dziedzeris, novērš izžūšanu sauszemes biotopos;
5) kukaiņu spēja lidot, kā arī blusu un siseņu spēja lēkt ir atkarīga no ļoti elastīga proteīna klātbūtnes eksoskeletā;
6) eksoskeletam ir mazs blīvums, kas ir ļoti svarīgi lidojošiem dzīvniekiem;
7) kutikulas klātbūtne rada iespēju starp segmentiem parādīties elastīgas locītavas;
8) eksoskeletu var pārveidot, veidojot cietus žokļus, kas spēj sakost, sasmalcināt, sūkt vai sasmalcināt pārtiku;
9) vietām eksoskelets var būt caurspīdīgs, kas nodrošina gaismas iekļūšanu acīs un maskēšanās iespēju ūdenī.

1. GABALS

Chitin (C 8 H 13 NĒ 5) n (fr. hitīns, no senās grieķu valodas. χιτών: hitons - apģērbs, āda, apvalks) - dabisks savienojums no slāpekli saturošu polisaharīdu grupas.

Posmkāju un vairāku citu bezmugurkaulnieku eksoskeleta (kutikulas) galvenā sastāvdaļa ir daļa no sēnīšu un baktēriju šūnu sienas.

1821. gadā francūzis Anrī Brakonē, Nansī botāniskā dārza direktors, atklāja sēnēs vielu, kas nešķīst sērskābē. Viņš viņu sauca fungin. Tīrs hitīns pirmo reizi tiek izolēts no tarantulu ārējām čaulām. Šo terminu ierosināja franču zinātnieks A. Odjē, kurš pētīja kukaiņu ārējo apvalku, 1823. gadā.

Hitīns ir viens no dabā izplatītākajiem polisaharīdiem, katru gadu uz Zemes veidojas un sadalās dzīvos organismos aptuveni 10 gigatonas hitīna.

· Veic aizsarg- un atbalsta funkcijas, nodrošinot šūnu stingrību – atrodams sēnīšu šūnu sieniņās.

· Posmkāju eksoskeleta galvenā sastāvdaļa.

· Hitīns veidojas arī daudzu citu dzīvnieku organismā – dažādi tārpi, koelenterāti u.c.

Visos organismos, kas ražo un izmanto hitīnu, tas nav atrodams tīrā veidā, bet gan kombinācijā ar citiem polisaharīdiem un ļoti bieži ir saistīts ar olbaltumvielām. Neskatoties uz to, ka hitīns ir viela, kas pēc struktūras, fizikāli ķīmiskajām īpašībām un bioloģiskās nozīmes ir ļoti līdzīga celulozei, organismos, kas veido celulozi (augos, dažās baktērijās), hitīnu nevarēja atrast.

Hitīns ir ciets un caurspīdīgs.

Hitīna ķīmija

Dabiskajā formā dažādu organismu hitīni nedaudz atšķiras pēc sastāva un īpašībām.

Hitīns nešķīst ūdenī un izturīgs pret atšķaidītām skābēm, sārmiem, spirtu un citiem organiskiem šķīdinātājiem. Šķīst dažu sāļu koncentrētos šķīdumos (cinka hlorīds, litija tiocianāts, kalcija sāļi) un jonu šķidrumos.

Sildot ar koncentrētiem minerālskābju šķīdumiem, tas tiek iznīcināts (hidrolizēts).

Hitīns ir slāpekli saturošs polisaharīds (aminopolisaharīds).

Strukturālie polisaharīdi (celuloze, hemiceluloze) augu šūnu sieniņās veido pagarinātas ķēdes, kuras, savukārt, iekļaujas spēcīgās šķiedrās vai plāksnēs un kalpo kā sava veida karkass dzīvā organismā. Pasaulē visizplatītākais biopolimērs ir augu strukturāls polisaharīds – celuloze. Hitīns ir otrs visizplatītākais strukturālais polisaharīds pēc celulozes.. Ķīmiskās struktūras, fizikāli ķīmisko īpašību un funkciju ziņā hitīns ir tuvs celulozei. Hitīns ir celulozes analogs dzīvnieku pasaulē.

Dabā dzīvojošajos organismos var veidoties tikai hitīns, un hitozāns ir hitīna atvasinājums. Hitozānu iegūst no hitīna, deacetilējot ar sārmiem. Dezacetilēšana ir apgriezta reakcija uz acetilēšanu, t.i. ūdeņraža atoma aizstāšana ar acetilgrupu CH 3 CO.

Hitīna un hitozāna izejvielu avoti

Hitīns ir palīgkomponents:

· vairuma sēņu un dažu aļģu šūnu audi;

· posmkāju ārējais apvalks(kutikulu kukaiņiem, čaumalu vēžveidīgajiem) un tārpi;

· daži molusku orgāni.

2. GABALS

Kukaiņu un vēžveidīgo organismos, sēņu un kramaļģu šūnās, hitīns kombinācijā ar minerālvielām, olbaltumvielām un melamīniem veido ārējo skeletu un iekšējās nesošās struktūras.

Melanīni nosaka ādas un to atvasinājumu (matu, spalvu, zvīņu) krāsu mugurkaulniekiem, kutikulu kukaiņiem, dažu augļu mizu utt.

Potenciālie hitīna avoti ir dažādi un dabā plaši izplatīti. Kopējā hitīna atražošana pasaules okeānos tiek lēsta 2,3 miljardu tonnu apmērā gadā, kas var nodrošināt globālo ražošanas potenciālu 150-200 tūkstošus tonnu hitīna gadā.

Vispieejamākais un plašākais hitīna avots rūpnieciskai attīstībai ir komerciālo vēžveidīgo čaumalas. Var izmantot arī kalmāru gladiusu (skeleta plāksni), sēpiju sepionu, pavedienu un augstāko sēņu biomasu. Mājdzīvnieki un vairojami kukaiņi to straujās vairošanās dēļ var nodrošināt ievērojamu hitīnu saturošu biomasu. Pie šiem kukaiņiem pieder zīdtārpiņi, medus bites un mājas mušas. Krievijā plaši izplatīts hitīnu saturošu izejvielu avots ir Kamčatkas krabis un sniega krabis, kuru gada nozveja Tālajos Austrumos sasniedz līdz 80 tūkstošiem tonnu, kā arī leņķastes garneles Barenca jūrā.

Ir zināms, ka vēžveidīgo čaumalas ir diezgan dārgas izejvielas, un, neskatoties uz to, ka ir izstrādātas vairāk nekā 15 metodes hitīna iegūšanai no tiem, tika izvirzīts jautājums par hitīna un hitozāna iegūšanu no citiem avotiem, tostarp mazajiem vēžveidīgajiem un kukaiņiem.

Tā kā mūsu valstī biškopība ir plaši izplatīta, ir iespējams iegūt hitīna izejvielas (beigtas bites) ievērojamā apjomā. 2004. gadā Krievijas Federācijā bija 3,29 miljoni bišu saimju visās saimniecību kategorijās. Bišu saimes stiprums (bišu saimes darba bišu masa, mērot kg) ir vidēji 3,5-4 kg. Vasarā, aktīvās medus vākšanas periodā un pavasarī pēc ziemošanas, bišu saime tiek atjaunota gandrīz par 60-80%. Tādējādi mirušo bišu gada izejvielu bāze var svārstīties no 6 līdz 10 tūkstošiem tonnu, kas ļauj uzskatīt beigtās bites par jaunu perspektīvu kukaiņu hitozāna avotu līdzās tradicionālajiem izejvielu veidiem.

Hitīns, kas ir daļa no vēžveidīgo čaumalas, veido šķiedru struktūru. Vēžveidīgajiem tūlīt pēc kausēšanas apvalks ir mīksts, elastīgs, sastāv tikai no hitīna-olbaltumvielu kompleksa, bet laika gaitā tas kļūst stiprāks struktūras mineralizācijas dēļ galvenokārt ar kalcija karbonātu. Tādējādi vēžveidīgo čaula ir veidota no trim galvenajiem elementiem - hitīna, kas pilda karkasa lomu, minerālās daļas, kas piešķir čaumalam nepieciešamo spēku, un olbaltumvielām, kas padara to par dzīviem audiem. Apvalks satur arī lipīdus, melanīnus un citus pigmentus.

Mirušo bišu priekšrocība ir minimālais minerālvielu saturs, jo kukaiņu kutikula praktiski nav mineralizēta. Šajā sakarā nav nepieciešams veikt sarežģītu demineralizācijas procedūru.

Hitīna un hitozāna fizikāli ķīmiskās īpašības un pielietojums

Hitīns un tā deacetilētais atvasinājums hitozāns ir piesaistījis plašu pētnieku un praktiķu uzmanību, pateicoties tā ķīmisko, fizikāli ķīmisko un bioloģisko īpašību kompleksam un neierobežotai reproducējamai izejvielu bāzei. Šo polimēru polisaharīda raksturs nosaka to afinitāti pret dzīviem organismiem, un reaktīvo funkcionālo grupu (hidroksilgrupu, aminogrupu) klātbūtne nodrošina iespēju veikt dažādas ķīmiskas modifikācijas, kas ļauj uzlabot to raksturīgās īpašības vai pievienot jaunas saskaņā ar prasībām.

Interese par hitīnu un hitozānu ir saistīta ar to unikālajām fizioloģiskajām un vides īpašībām, piemēram, biosaderību, biodegradāciju (pilnīga sadalīšanās dabisko mikroorganismu ietekmē), fizioloģisko aktivitāti, ja nav toksicitātes, spēju selektīvi saistīt smagos metālus un organiskos savienojumus, spēja veidot šķiedras un plēves utt.

3. GABALS

Hitīna ražošanas procesā no izejmateriāla tiek atdalīti minerālsāļi, olbaltumvielas, lipīdi un pigmenti, tāpēc hitīna un hitozāna kvalitāte lielā mērā ir atkarīga no šo vielu atdalīšanas metodes un pakāpes, kā arī no apstrādes apstākļiem. deacetilēšanas reakcija. Prasības hitīna un hitozāna īpašībām nosaka to praktiskās izmantošanas jomas, kas ir ļoti dažādas. Krievijā, tāpat kā citās valstīs, nav vienota standarta, bet Tehniskiem, rūpnieciskiem, pārtikas un medicīniskiem nolūkiem tiek iedalīts hitīns un hitozāns.

norādījumi par hitīna un hitozāna lietošanu:

· kodolrūpniecība: radioaktivitātes lokalizācijai un radioaktīvo atkritumu koncentrācijai;

· zāles: kā šuvju materiāli, brūču un apdegumu dziedināšanas pārsēji. Kā daļa no ziedēm, dažādi medicīniskie preparāti, piemēram, enterosorbents;

· lauksaimniecība: mēslošanas līdzekļu ražošanai, sēklu materiāla un kultūraugu aizsardzībai;

· tekstilrūpniecība: audumu izmēru noteikšanai un pretsarukšanas vai ūdensnecaurlaidīgai apstrādei;

· papīra un fotorūpniecība: kvalitatīva un īpašu šķirņu papīra ražošanai, kā arī fotomateriālu īpašību uzlabošanai;

· pārtikas rūpniecībā kalpo kā konservants, sulu un vīna dzidrinātājs, diētiskās šķiedras, emulgators;

· kā pārtikas piedeva uzrāda unikālus rezultātus kā enterosorbents;

· parfimērijā un kosmētikā tā ir daļa no mitrinošiem krēmiem, losjoniem, želejas, matu lakām, šampūniem;

· Attīrot ūdeni, tas kalpo kā sorbents un flokulants.

Hitīns nešķīst ūdenī, organisko skābju šķīdumos, sārmos, spirtos un citos organiskos šķīdinātājos. Karsējot tas šķīst koncentrētos sālsskābes, sērskābes un skudrskābes šķīdumos, kā arī dažos sāls šķīdumos, bet izšķīdinot jūtami depolimerizējas. Dimetilacetamīda, N-metil-2-pirolidona un litija hlorīda maisījumā hitīns izšķīst, neiznīcinot polimēra struktūru. Zema šķīdība apgrūtina hitīna apstrādi un lietošanu.

Svarīgas hitozāna īpašības ir arī higroskopiskums, sorbcijas īpašības un pietūkuma spēja. Sakarā ar to, ka hitozāna molekula satur daudz hidroksilgrupu, amīnu un citas gala grupas, tās higroskopiskums ir ļoti augsts (2-5 molekulas uz monomēra vienību, kas atrodas polimēru amorfajos reģionos). Šajā rādītājā hitozāns ir otrais aiz glicerīna un pārāks par polietilēnglikolu un kaleriolu (bumbieru spirts ar augstu polimēru saturu). Hitozāns labi uzbriest un stingri notur savā struktūrā šķīdinātāju, kā arī tajā izšķīdušās un suspendētās vielas. Tāpēc izšķīdinātā veidā hitozānam ir daudz lielākas sorbcijas īpašības nekā neizšķīdinātā veidā.

Hitozānu var bioloģiski noārdīt ar hitināzi un lizocīmu. Hitināzes– Tie ir fermenti, kas katalizē hitīna sadalīšanos. Ražots dzīvnieku ķermeņos, kas satur hitīnu. Lizocīms ko ražo dzīvnieku un cilvēku organismā. Lizocīms- ferments, kas iznīcina baktēriju šūnu sienu, kā rezultātā tā izšķīst. Rada antibakteriālu barjeru saskares vietās ar ārējo vidi. Satur siekalās, asarās un deguna gļotādās. Hitozāna produkti, kas pilnībā sadalās dabisko mikroorganismu ietekmē, nepiesārņo vidi.

Kukaiņu, vēžveidīgo un citu posmkāju čaumalas galvenā sastāvdaļa

Pirmais burts "x"

Otrais burts "i"

Trešais burts "t"

Burta pēdējais burts ir "n"

Atbilde uz jautājumu "Kukaiņu, vēžveidīgo un citu posmkāju čaumalas galvenā sastāvdaļa", 5 burti:
hitīns

Alternatīvi krustvārdu jautājumi vārdam hitīns

Organiska viela, kas veido vēžveidīgo, kukaiņu un citu posmkāju ārējo cieto apvalku un atrodas vairāku sēņu un dažu veidu zaļo aļģu membrānās.

Posmkāju ārējais cietais segums

Vēžu čaumalu materiāls

Organiskās vielas, kas veido vēžveidīgo un kukaiņu ārējo cieto apvalku

Vaboles spārnu "bruņas".

Vārda hitīns definīcija vārdnīcās

Enciklopēdiskā vārdnīca, 1998 Vārda nozīme vārdnīcā Enciklopēdiskā vārdnīca, 1998. g
polisaharīds, ko veido acetilglikozamīna aminocukura atlikumi. Kukaiņu, vēžveidīgo un citu posmkāju eksoskeleta (kutikulas) galvenā sastāvdaļa. Sēnēs tas aizstāj celulozi, ar kuru tā ir līdzīga pēc ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām un bioloģiskajām...

Wikipedia Vārda nozīme Vikipēdijas vārdnīcā
Hitīns ir dabisks savienojums no slāpekli saturošu polisaharīdu grupas. Ķīmiskais nosaukums: poli-N-acetil-D-glikozes-2-amīns, N-acetilglikozamīna atlieku polimērs, kas saistīts ar β-(1→4)-glikozīdu saitēm. Eksoskeleta galvenā sastāvdaļa (kutikula...

Jauna krievu valodas skaidrojošā vārdnīca, T. F. Efremova. Vārda nozīme vārdnīcā Jaunā krievu valodas skaidrojošā vārdnīca, T. F. Efremova.
m) Organiska viela, kas veido vēžveidīgo, kukaiņu un citu posmkāju ārējo cieto apvalku un atrodas vairāku sēņu un dažu veidu zaļo aļģu membrānās.

Lielā padomju enciklopēdija Vārda nozīme vārdnīcā Lielā padomju enciklopēdija
(franču hitīns, no grieķu chiton ≈ apģērbs, āda, apvalks), dabisks savienojums no polisaharīdu grupas; Posmkāju un vairāku citu bezmugurkaulnieku eksoskeleta (kutikulas) galvenā sastāvdaļa; tā ir arī daļa no sēnīšu un baktēriju šūnu sienas.

Vārda hitīns lietojuma piemēri literatūrā.

Zvērs gulēja turpat blakus - saslēgts važās hitīns, liela galva, ar īsām biezām krūtīm, vairāk līdzīgas ragiem, saliktām acīm.

Otrā krizalīda ieskrēja Vegas un īru sievietes barjeras sienā, pat no viņa hitīns neviena vairs nebija, viss pārvērtās taukainos pelnos.

Āda ir pārvērtusies par hitīns, kutikula, uz iedegušas sejas zilas acis šķita pārsteidzoši spilgtas un lielas.

Pārejot uz staigāšanu stāvus, evolūcija attīstīja nesošās struktūras organismā, un ārpusē bija kāpura ādas un bāla kombinācija. hitīns.

Viņa satvēra labo roku ar kreiso, braukdama ar pirkstiem gar krellēm hitīns, kas bija viņas identifikācijas zīme: Raen, Sept Sul, Met-maren, Contrin.