Wybrane Zagadnienia z • Jeden z najwi Fizjologii Owadów

2016-05-30

1

Wybrane Zagadnienia z Fizjologii Owadów

Integument

Integument

• Jeden z największych i najistotniejszych organów tworzących ciało owada

• Funkcja– Wyznacza kształt ciała osobnika– Strukturalno-mechaniczne podłoże lokomocji– Dzięki istnieniu zewnętrznych struktur umożliwia

• Odżywianie się• Wzrost• Rozród• Komunikację z otoczeniem

– Skuteczna bariera ochronna przed urazami mechanicznymi– Bariera ochronna dla patogenów substancji toksycznych– Ochrona przed wysychaniem

2

„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016

Integument

• Pokrywa: – całą powierzchnię ciała:– Jelito przednie– Jelito tylne– Tchawki– Wyjątki: zakończenia chemoreceptorów, ściana jelita środkowego

• Funkcja szkieletu – przyczepy mięśni i ustalenie pozycji ciała – analogicznie jak u kręgowców

3


Budowa kutikuli owadówUjście gruczołuskórnego

epikutikula

egzokutikula

prokutikula

endokutikula

Strefa tworzenia

epiderma

Błona podstawna

Włókno woskowe

Otwór (por) kanału

Warstwa cementowaWarstwa woskowaWarstwa powierzchniowa

wewnętrzna epikutikula

egzokutikula

Gruczołskórny


Budowa chemiczna chityny5


• 60% suchej masy kutikuli• Długołańcuchowy homopolimer N-acetylo-D-

glukozaminy (NAGA)• Reszty cukrowe połączone wiązaniami β-1-4-

glikozydowymi

Budowa chemiczna chityny6


2016-05-30

2

Etapy syntezy chityny7


• Fosforylacja• Aminacja• Acetylacja• Wytworzenie UDP-NAGA – bezpośredniego substratu

polimeryzacji

• Etapy katalizowane przez enzymy obecne w cytoplazmie:– Polikondensacja reszt NAGA w łańcuch chityny - syntetaza chityny

(acetyloaminodezoksyglukozylotransferaza UDP-2-aceta-mido-dezoksy-D-glukoza: chityna)

Synteza chityny8


Ekdyzon9


Pochodna cholesterolu

1. Wniknięcie do cytozolu2. Utworzenie kompleksu hormon-receptor3. Związanie receptora z chromatyną – synteza mRNA4. Przejście mRNA do cytoplazmy – synteza białka

• Hormon produkowany w enocytach• Powstaje w procesie dealkilacji z sitosterolu,

kampasterolu, stigmasterolu, które przekształcają się w cholesterol

• Synteza pod kontrolą PTTH – dodatnie sprzężenie zwrotne

• Ekdysteroidy oddziałują na komórki:• Ciała tłuszczowego• Gruczołów ślinowych• Epidermy jajników• Dysków imaginalnych*

*Tarcze imaginalne, dyski imaginalne, zespolenia komórek tworzące się podczas rozwoju zarodkowego owadów podlegających przeobrażeniu zupełnemu, niezróżnicowane w czasie rozwoju larwalnego, a różnicujące się podczas metamorfozy na różne struktury u owada dorosłego, pod wpływem działania hormonu – ekdyzonu.

Zaburzenia odkładania chityny10


• Pochodna benzodifenylomocznika –selektywny insektycyd– Zaburzenia tworzenia się warstwy prokutikuli– Utrata elastyczności i odporności

integumentu– Nienormalny, letalny przebieg następnego

linienia

Sklerotyzacja kutikuli11


• Proces sklerotyzacji –nieodwracalny – doprowadza do sztywnienia kutikuli

• Różne natężenie:• Żuwaczki – najtwardsze• Płytki pokrywające grzbiet

gąsiennic - najdelikatniejsze

Warstwy chityny12


W egzokutikuli – każda z sąsiadujących blaszek skręca się w stosunku do poprzedniej zawsze pod tym samym kątem. Podobnie w endokutikuli

Każde zgrupowanie blaszek, których położenie zmieniło się o 180° tworzy warstwę.

Wpływ oświetlenia:

• Pełne ciągłe światło – włókna chityny tworzone jednokierunkowo

• W całkowitej ciemności – włókna ułożone spiralnie

2016-05-30

3



Powstawanie N-acetylodopaminy14




Linienie – tworzenie nowej kutikuli

Apoliza Oddzielenie kutikuli Pękanie starejod epidermy kutikuli

Płyn wylinkowy

16


Regulacja procesu linienia17


WYMIANA GAZOWA

Wybrane zagadnienia z Fizjologii owadów

2016-05-30

4

System trachealny owadów19


Przetchlinkatułowiowa

Tchawkiskrzydeł

Naczyniegrzbietowe

Pnietchawkowe

TchawkabocznaTchawki

kończyn

Ukłądnerwowy

czułek



• Wymiana gazowa u owadów odbywa się za pośrednictwem systemu tchawkowego.

• Tlen jest transportowany bez pośrednictwa płynów międzykomórkowych bezpośrednio do miejsc utylizacji.

• Wymiana gazowa odbywa się na drodze dyfuzji.• przystosowania pozwalające na wzmożenie wymiany gazowej:

– sprawny system wentylacji– systemy umożliwiające wymianę gazową w środowisku wodnym.

Rectum – kosz skrzelowy



• Tchawki stanowią długie ciągi rozgałęzionych rur o zmniejszającym się świetle

• Najmniejsze mają średnicę 1-2 µm• Połączenia międzysegmentalne – prowadzą do powstania

parzystych pni tchawkowych: – grzbietowych, – Brzusznych– bocznych

• W obrębie tego samego segmentu powstają połączenia poprzeczne między pniem grzbietowym i brzusznym.

• Cały system tchawkowy może być przewietrzany z jednej przetchlinki!!!



• Tchawki tworzą się przez inwaginację ektodermy. • Od wewnątrz wyściela je epikutikularna warstwa intymy

pokryta woskiem. Warstwa ta tworzy pierścieniowate zgrubienia zwane tenidiami.

• Cienkościenne worki powietrzne – w tych strukturach tenidia zredukowane albo w ogóle nieobecne

• Tracheole – najcieńsze rozgałęzienia układu trachealnego powstają w komórkach epidermalnych zwanych tracheoblastami. Długość kilkaset mikrometrów natomiast ich średnica wynosi zaledwie od 0,1 do 0,5 µm. Mogą wnikać nawet w głąb mięśni (miocytów) kończąc się ślepo lub łącząc anastomozami.



• W trakcie rozwoju system tchawkowy jest początkowo wypełniony płynem tkankowym. Płyn ten jest w późniejszym okresie aktywnie absorbowany w zakończeniach tracheoli.

• Aktywnie tworzące się metabolity podwyższają ciśnienie osmotyczne w tkance powodując zasysanie płynu z tracheoli

• W powietrzu szybkość dyfuzji jest około 100-krotnie większa niż w środowisku płynnym.



Przetchlinka:1 – kutikula2 – przedsionek przetchlinki3 – mięsień zamykający4 – tchawka5 – mięsień otwierający6 – aparat filtrscyjny7 – nabłonek

2016-05-30

5


• Przetchlinki:• Rozmieszczone są segmentalnie.

• W zarodku owada najczęściej można wyróżnić 10 par przetchlinek: • dwie na tułowiu, • pozostałe na odwłoku.

• Mają możliwość otwierania i zamykania się.• Pozostają pod kontrolą nerwową.

• Inne struktury: • rozszerzone tchawki,• worki powietrzne,• tracheole.



• Większość owadów lądowych ma otwarty układ tchawkowy.• Adaptacje – przekształcenia zapewniające ograniczenie

ubytku (utraty) wody w procesie respiracji. • W zależności od liczby czynnych par przetchlinek owady dzieli

się na:• Polipneustyczne – maksymalnie 10 par przetchlinek• Hemipneustyczne – poniżej 10 par• Apneustyczne – przetchlinki nie funkcjonują.



• Typowa przetchlinka otwiera się do jednego lub dwóch przedsionków połączonych u podstawy z tchawką.

• Zamykanie przetchlinki związane jest zawsze ze skurczem mięśni zwieraczy odmykanie wynika z elastyczności kutikuli lub skurczu mięśni otwierających.

• Przedsionek przetchlinki często jest pokryty włoskami filtrującymi pyły lub płytką z licznymi drobnymi otworkami – zabezpieczają one wnętrze systemu tchawkowego przed dostaniem się cząstek pyłu i wnikaniem wody.

• Dodatkową ochronę mogą dawać zewnętrzne części ciała• pokrywy skrzydłowe chrząszczy lub skrzydła pluskwiaków osłaniające przetchlinki

odwłokowe. • Większość owadów wodnych zachowuje sprawny zamknięty system tchawkowy - przetchlinki

są nieczynne lub ich brak. • Tlen może przedostawać się do systemu tchawkowego przez kutikulę lub

wyspecjalizowane skrzelotchawki. Niektóre owady wodne utrzymują na powierzchni ciała bardzo cienką błonkę powietrza zwaną

plastronem.Ta struktura pełni funkcję podobną do skrzela. skrzela przetchlinkowe



• Niektóre owady wodne utrzymują na powierzchni ciała bardzo cienką błonkę powietrza zwaną plastronem - Ta struktura pełni funkcję podobną do skrzela

• Skrzela przetchlinkowe - przekształcone przetchlinki lub otaczającą je kutikula, znacznie wydłużone, przystosowane do pobierania tlenu z wody

• Aktywna wentylacja - zmiany ciśnienia w określonych miejscach ciała. • Powodują je głównie skurcze mięśni odwłokowych. • Kompresji i dekompresji najczęściej towarzyszy otwieranie lub

zamykanie przetchlinek, prowadzące do jednokierunkowego przepływu powietrza przez główne pnie tchawkowe. Powietrze wprowadzane jest przez przetchlinki wdechowe a wyprowadzane przez przetchlinki wydechowe.


Wybrane Zagadnienia z • Jeden z najwi Fizjologii Owadów

Documents

Transcript of Wybrane Zagadnienia z • Jeden z najwi Fizjologii Owadów