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
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
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
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Budowa chemiczna chityny5
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 60% suchej masy kutikuli• Długołańcuchowy homopolimer N-acetylo-D-
glukozaminy (NAGA)• Reszty cukrowe połączone wiązaniami β-1-4-
glikozydowymi
Budowa chemiczna chityny6
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
2016-05-30
2
Etapy syntezy chityny7
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 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
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Ekdyzon9
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
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
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• Pochodna benzodifenylomocznika –selektywny insektycyd– Zaburzenia tworzenia się warstwy prokutikuli– Utrata elastyczności i odporności
integumentu– Nienormalny, letalny przebieg następnego
linienia
Sklerotyzacja kutikuli11
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• Proces sklerotyzacji –nieodwracalny – doprowadza do sztywnienia kutikuli
• Różne natężenie:• Żuwaczki – najtwardsze• Płytki pokrywające grzbiet
gąsiennic - najdelikatniejsze
Warstwy chityny12
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
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
Sklerotyzacja kutikuli13
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Powstawanie N-acetylodopaminy14
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Sklerotyzacja kutikuli15
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Linienie – tworzenie nowej kutikuli
Apoliza Oddzielenie kutikuli Pękanie starejod epidermy kutikuli
Płyn wylinkowy
16
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Regulacja procesu linienia17
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
WYMIANA GAZOWA
Wybrane zagadnienia z Fizjologii owadów
2016-05-30
4
System trachealny owadów19
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Przetchlinkatułowiowa
Tchawkiskrzydeł
Naczyniegrzbietowe
Pnietchawkowe
TchawkabocznaTchawki
kończyn
Ukłądnerwowy
czułek
System trachealny owadów20
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 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
System trachealny owadów21
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 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!!!
System trachealny owadów22
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 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.
System trachealny owadów23
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
• 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.
System trachealny owadów24
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Przetchlinka:1 – kutikula2 – przedsionek przetchlinki3 – mięsień zamykający4 – tchawka5 – mięsień otwierający6 – aparat filtrscyjny7 – nabłonek
2016-05-30
5
System trachealny owadów25
• 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.
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
System trachealny owadów26
• 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.
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
System trachealny owadów27
• 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
„Wybrane zagadnienia z fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
System trachealny owadów28
• 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 fizjologii owadów” Przemysław Grodzicki, Toruń 21 marca 2016
Top Related