Хитин — это структурный полисахарид из повторяющихся остатков N-ацетил-D-глюкозамина, соединённых β(1→4)-связями (аналог целлюлозы, но с ацетамидной группой). Цепи образуют прочные микрофибриллы благодаря множеству водородных связей; макроскопически хитин нерастворим в воде и обычных органических растворителях, лёгкий, твёрдый и полупрозрачный.

Строение и формы

• Мономер: N-ацетил-D-глюкозамин (GlcNAc).

• Тип связи: β(1→4), как у целлюлозы; отсюда линейность и способность к кристаллизации.

• Микрофибриллы: пучки параллельных цепей, часто инкрустированы белками и/или минералами (например, карбонатом кальция у ракообразных).

• Полиморфы:

  • α-хитин — антипараллельные цепи, самая стабильная и жёсткая форма (преобладает у членистоногих и грибов).

  • β-хитин — параллельные цепи, более «рыхлый» и относительно гибкий (встречается, например, у некоторых головоногих).

  • γ-хитин — смешанная укладка.

• Композиты: в экзоскелетах насекомых и ракообразных хитин образует «хитиново-белковый» комплекс (кутикулу), пропитывается восками (водонепроницаемость) и подвергается склератизации (химические «перекрёстные» сшивки белков — рост твёрдости).

Где встречается

• Членистоногие: экзоскелет насекомых, паукообразных, ракообразных; крылья, щетинки, кутикулы трахей; когти и жвалы.

• Грибы: каркас клеточной стенки (вместе с β-глюканами и маннопротеинами).

• Моллюски: хитин в составе радулы (терки) и клюва головоногих; участвует в органической матрице раковины.

• Другие: хитиновые элементы встречаются в челюстях некоторых полихет; у ряда животных — в яйцевых оболочках.

• Биосфера: второй по распространённости биополимер на Земле (после целлюлозы), особенно значим в океанах.

Функции

1. Опорно-защитная
   Создаёт жёсткие и/или эластичные оболочки (кутикулу, экзоскелет), защищает от механических повреждений и хищников.

2. Барьерная и водорегулирующая
   В составе кутикулы насекомых снижает трансэпидермальные потери воды и газообмен вне специализированных органов.

3. Место прикрепления мышц
   Экзоскелет служит рычажной системой для мышц, обеспечивая движение без внутреннего костного скелета.

4. Структурная в клеточных стенках грибов
   Обеспечивает форму клетки, её устойчивость к осмотическому давлению и участие в морфогенезе (гифы, септы).

5. Минерализационная матрица
   Служит «арматурой» для отложения минералов (например, CaCO₃ у ракообразных), повышая прочность без значительного утяжеления.

6. Динамика роста
   Позволяет членистоногим проходить линьку: старый хитиновый покров расщепляется, новый — синтезируется и твердеет.

7. Экологическая и трофическая роль
   Огромные объёмы морского хитина вовлечены в круговорот углерода и азота; служит субстратом для микроорганизмов-деструкторов (хитиназы).

8. Биомедицинские и техноприменения (через производные)
   Деацетилированный хитозан растворим в слабокислой среде, биоразлагаем и биосовместим: раневые повязки, швы, носители лекарств, сорбенты, плёнки для «умной» упаковки, биопечать. Сам хитин — наполнитель композитов, фильтрующие материалы.

Биосинтез и распад

• Синтез: фермент хитинсинтаза полимеризует цепи из UDP-N-ацетилглюкозамина; у грибов и членистоногих экспрессируется набор изоформ, регулирующих рост и ремоделирование оболочки.

• Деградация: хитиназы и β-N-ацетилглюкозаминидазы расщепляют полимер до олигомерных фрагментов и мономеров; это важно для линьки, патогенеза и почвенного/морского разложения.

Свойства, важные для функций

• Прочность при малой массе, высокая износоустойчивость.

• Химическая инертность и нерастворимость при нейтральном pH (стабильность в среде обитания).

• Регулируемая жёсткость: от гибких плёнок до «костеподобных» структур при минерализации и склератизации.

• Биосовместимость и биоразлагаемость (особенно для хитозана), что объясняет интерес в медицине и экотехнологиях.

Коротко: хитин — линейный азотсодержащий полисахарид с β(1→4)-связями, формирующий прочные композиты. Его главные роли — опора, защита, барьер и каркас клеточных стенок; он критичен для успешной эволюции членистоногих и грибов и имеет широкий прикладной потенциал через производные вроде хитозана.