昆虫体壁生理.ppt
《昆虫体壁生理.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《昆虫体壁生理.ppt(76页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第二章 昆虫体壁生理,讲授内容包括:体壁的结构及各部分的生理功能;体壁的化学成分;昆虫的蜕皮过程及其调节机制;体壁的通透性及其与杀虫剂渗透的关系。,昆虫生理学是利用几种模式昆虫对其生理学机制进行研究,而得出一般的,具共性的生理机制。而由于昆虫种类和数量的庞大,而生理学家又没有从多样性的角度进行研究。因此将来的研究或许会推翻一些假说或者理论,也许还有新的生理学机制被发现。,体壁在进化上的意义,正作用 体壁上的蜡层和表皮结构的存在使得昆虫免于体内水分的丧失。体躯越小则体表面积/体积比值越大越容易丧失水分。体壁是病原菌、寄生虫和捕食者的天然屏障。副作用 虫体越大,则体壁越重,同时气体交换难以进行;史
2、前昆虫为什么那么大?,史前巨大蜻蜓,史前巨大蜻蜓,翅展150cm,是最大的会飞昆虫。一些问题:呼吸问题;体表失水问题;飞行问题。,一、体壁的基本功能 保护性屏障;外骨骼,是决定虫体体型的唯一因素;营养物质的贮存库;可特化为各种器官和腺体;特化为前、后肠;特化为气管;特化为生殖系统的一部分;特化为部分腺体:臭腺、毒腺、蜡腺等。色彩和斑纹的载体;决定种的特征。,二 体壁的结构与功能,昆虫体壁由皮细胞和表皮组成,通过底膜与血淋巴相分割。表皮层包含两层次:不含几丁质的脂蛋白的外层上表皮;几丁质与蛋白质结合体内层原表皮。表皮层中贯穿有孔道与蜡道。,体壁的主要结构与功能概述,上表皮层结构最复杂,层次最多,
3、位于最外层,是最重要的层次,具防水和不通透性,由皮细胞和皮细胞腺合成。外表皮通过几丁质蛋白质相互交联增大表皮的硬度,硬化主要发生于斯;节肢蛋白、硬壳蛋白和黑色素以及一些色素颗粒存在于此。在关节处并不存在外表皮。,内表皮位于皮细胞层上方,几丁质蛋白质组成未发生交联,连续分泌(日间层/夜层),可作为虫龄鉴别的依据。蜕皮时可被降解,在虫体柔软和柔性区域该层次发育完好,但不存在外表皮。孔道从皮细胞层延伸到上表皮,与脂类物质分泌有关。皮细胞层体壁结构中唯一的活的层次,与表皮产生有关,皮细胞可特化为皮腺、感受器和绛色细胞。,(一)真皮细胞 起源:外胚层 皮细胞层是表皮下面的单层多角形细胞,细胞间分界明显,
4、也可能形成合胞体。分布:虫体外围,部分特化为前肠、后肠、气管或生殖道的管壁细胞。部分特化为腺细胞、毛原细胞和膜原细胞。功能(1)分泌;(2)消化;(3)修补伤口;(4)特化为感觉器和腺体。,昆虫以及其他节肢动物的代谢界限是以外表皮的内缘为界,而脊椎动物则以皮细胞层为界。皮细胞的形状和内容物随着细胞的活动而发生很大变化。因此说皮细胞具有周期性分解和合成表皮的能力。蜕皮间期,细胞呈多角形;蜕皮期间,基膜内褶,变形,可增大从血液中吸收化合物的面积;侧膜出现间隔桥粒,可减少细胞间相互作用;顶膜呈微绒毛状时,可分泌新表皮。顶膜成叶片状可分泌蜡质。,皮细胞增长存在两种形式:体积的增大和细胞数目的增多。皮细
5、胞都具有腺细胞的作用,不仅产生表皮层,还能分泌蜕皮液,用于溶解和消化内表皮,吸收消化产物,修补损伤,决定虫体的表面形态等。一些皮细胞可特化为各种皮细胞腺,分泌信息素;另一些皮细胞则特化为毒腺、蜡腺、臭腺、围气门腺等。,(二)表皮(cuticle)表皮包括上表皮和原表皮。原表皮包括外表皮和内表皮。外表皮经鞣化和暗化的原表皮;内表皮未经鞣化和暗化的原表皮。表皮层的厚度在1微米的几分之一到数十微米之间。上表皮最薄,内表皮最厚;虫龄大的幼虫的表皮层比幼龄的厚;同一虫体的不同部位,表皮厚度存在差异。,棉铃虫雌成虫表皮的超微形态,上表皮,外表皮,内表皮,皮细胞层,底膜,原表皮,下图和右图是家蝇幼虫的横切面
6、,真皮细胞层和上表皮和表皮的其他层次,主要是内表皮。还有血细胞和脂肪体细胞,1.上表皮(Epicuticle)上表皮是表皮的最外层,上表皮是表皮层中最外的一层,也是最薄的一层;也是分层最多的一层。组成:脂蛋白组成,不含几丁质;厚度:一般在1微米以下,最厚不超过4微米 分层:粘胶层(护蜡层)、蜡层、表皮质层(角质精层)和多元酚层。,1)粘胶层(Cement Layer)位于上表皮的最外层,是真皮细胞腺分泌。来源:由皮细胞在蜕皮时或蜕皮后分泌;化学组成:蜡质、类脂、鞣化蛋白质;其功能包括:保护蜡层,储存类脂,修补表面损伤,防止水分蒸散。注意:体型大、生活在潮湿环境的昆虫,护蜡层是亲水的。,2)蜡层
7、(Wax Layer)位置:位于护蜡层下方 厚度:0.20.3微米 来源:皮细胞 化学组成:长链烃类、固醇、脂肪酸(25 31C)蜡的合成在蜡道内进行。蜡层一般分为三个层次:蜡霜层脂类层单层蜡分子层,具有很强的疏水性。适当温度或有机溶剂可扰乱蜡层的分子排列,造成虫体内大量水分蒸散。蜡层还可阻止外来物的侵入(如辛酸和己酸对真菌侵染有很强的抵抗力)。,3)表皮质层(Cuticle Layer)即角质精层,又称为外上表皮层。表皮质层是皮细胞最先分泌形成的一层,广泛存在。来源:绛色细胞。化学成分:被醌鞣化的脂蛋白,性质稳定。功能 表皮通透性的屏障;决定虫体体表模式如刻纹、微刺、刚毛、鳞片等;限制虫体的
8、生长;决定虫体表面的化学性质。,4)多元酚层(Polyphenol Layer)又称为内上表皮层,多元酚层不是所有昆虫都具有。来源:皮细胞 厚度:0.5-2.0m。化学成分:鞣化的脂蛋白与多元酚的复合体,主要有多酚氧化酶。功能:修复伤口。,2.原表皮(Procuticle)原表皮主要是由几丁质与蛋白质的复合体组成。原表皮包括外表皮(exocuticle)和内表皮(endocuticle)外表皮是体壁中最硬的一层,是经过鞣化和暗化的原表皮,对蜕皮液、矿物质酸具有强抵抗力。内表皮是体壁中最厚的一层,是没有经过鞣化和暗化的原表皮;内表皮可以形成许多片层,似树的年轮,在有翅亚纲昆虫明显。,1)外表皮
9、外表皮紧接在上表皮的下方,主要由几丁质和蛋白质组成,是经过暗化和鞣化的表皮部分。外表皮对蜕皮液有很强的抵抗性,蜕皮时不能被消化,与上表皮一同被脱掉。外表皮一般比内表皮要薄。表皮被鞣化的程度依赖于两个因素:原表皮内所含基质的合适性;鞣化剂的分泌量和分泌时间。结论:表皮的硬化反应是由皮细胞控制的。,2)内表皮 内表皮是表皮层中最下的一个层次,也是最厚的一个层次,约10-200微米,含有许多平行片层结构和纵行孔道。内表皮是一个营养物质的贮存库,当脱皮时或饥饿时,可被消化重新吸收。内表皮的化学成分主要是几丁质和蛋白质。几丁质含量可达干重的60%,外表皮仅22%。蛋白质一种为节肢蛋白,可溶于热水中,另一
10、种是糖蛋白。内表皮中水分达3050%。蜕皮时内表皮可被消化而重新吸收。,昆虫可每日沉积几丁质层,因此出现了日层/夜层,这样可通过沉积层判断昆虫的日龄。其中螺旋层是比较原始的方式,而平行片层则是比较进化的方式。,夜层日层夜层日层,3.孔道和蜡道,孔道(pore canal)是直径为0.1-0.15m的表皮通道,从真皮细胞开始延伸,通过原表皮到达上表皮。较大的孔道常被压扁,呈带状,有的弯曲为螺旋状。孔道的功能为输送脂类物质和支撑表皮。在上表皮中只有蜡道(wax canal),而无孔道。蜡道可被四氧化锇所染色。通过孔道出来的化学物质可向四周扩散,从而覆盖整个表皮。,(三)底膜底膜是皮细胞基膜下方的双
11、层结缔组织,厚度为0.5微米,内层为屋顶形的致密层,外层为网状层。来源:血细胞分泌(是一种吞噬细胞分泌的)。组成:中性粘多糖组成,是一层无定形颗粒状组成的薄膜。功能:保护皮细胞,是血淋巴与皮细胞层之间的选择性屏障;联络作用。底膜在表皮结构完整性和自我识别方面起重要作用。,图示:在黑花蝇Phormia regina滤泡细胞中加入阳离子化铁蛋白分子,可以观察到阳离子被吸附到基膜的阴离子位点,说明基膜带电。,三 表皮的化学成分 表皮的主要化学成分是几丁质和蛋白质,此外还包括酚类、脂类、色素和无机盐等。(一)几丁质 几丁质是昆虫表皮的重要成分之一,占虫体干重的2540%。是自然界中广泛存在的多糖。它是
12、由N-乙酰D-葡萄糖胺通过-1,4-糖苷键聚合而成。几丁质是纤维素的一种衍生物,分子量为5,000150,000道尔顿,残基数50100不等,化学性质非常稳定。,几丁质的分子结构,N-乙酰-D-葡萄糖胺通过-1,4-糖苷键聚合而成;15-30个几丁质分子构成几丁质纤维,外包蛋白质,形成几丁质纤丝。,N-乙酰氨基葡萄糖-氨基葡糖多聚体,几丁质的排列形式(1)-几丁质:异向平行排列,在昆虫体内广泛存在;(2)-几丁质:同向平行排列,比较少见,存在于几种昆虫的茧壳中;(3)-几丁质:两条链是同向的,第三条链是异向的,各条链相互平行,只存在于部分甲虫的茧壳和沙漠蝗的围食膜中。,几丁质的排列形式,几丁质
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 昆虫 体壁 生理

链接地址:https://www.31ppt.com/p-6299419.html