昆虫学概论 之昆虫内部解剖生理1

二、血窦 blood sinus 三、内脏器官和生理系统 四、昆虫各个系统与脊柱动物的区别
循环系统（背血管、血淋巴）、神经系统（腹神经索）、排泄系 统（马氏管）、呼吸系统（从气门到气管到组织）、骨骼（体壁）
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水虿 的 捕猎 本领
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蜻蜓的复眼
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（luciferase） 萤光素酶 ATP Mg2+ O2 萤光素(luciferin) 发光物质 光
前
言 （二）
昆虫每一独特的生命活动、行为和习性等都与它特有的内部结构、 生理功能、代谢作用密切相关。下一页的彩图能让你想到些什么 呢？我常被这些“杰作”所迷惑，我不得不承认在生物的进化历 程中，昆虫对环境的适应是最成功的。在五彩缤纷的昆虫世界里， 这些只是少数的例子。法布尔在19世纪借助一部显微镜就已经可 以发现萤火虫的发光物质，并推测它是一种含磷化合物，那么， 在21世纪的今天，借助各种先进的技术，有没有人可以解释更多 的奇特现象呢？会不会是你们当中的某一位呢？ 昆虫内部解剖生理是《昆虫学概论》这门专业基础课的重要组成 部分，了解昆虫各个系统的内部解剖和生理机能可以帮助我们分 析昆虫的行为习性、生态适应，为害虫防治和益虫利用的策略制 定提供理论依据。
为了下一代
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异色瓢虫的翅斑变异
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昆虫学概论 之
昆虫内部解剖生理
• 制作/讲授：南 山
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前
言 （一）
在法布尔(Jean Henri Fabre, 1823-1914)观察手记(The Wonder of Insects: Chapters in the Physiology of Insects)中，他试图以各种 手段去探求昆虫奇妙行为的奥秘，如他发现萤火虫捕食蜗牛时是天才的 麻醉师，在探求萤火虫为什么发光时，他做了这样的简单实验：“我取 下了一小片上皮，试着从上面分离出一半闪光带，然后把这块标本放在 显微镜下。皮上有白色涂层，由非常小的颗粒物构成。这当然是发光物 质。。。。。。剩下的问题是白片是用什么物质构成的。首选的可能性 是磷，这是从化学的角度考虑的。萤火虫用猛烈的试剂煅烧处理，那简 单的物质就会发光；但就我所知，还没有人沿着这条线索获得完全满意 的答案；这里似乎没有磷参与，尽管有时用磷光来形容萤火虫的微光。 一定还有别的不为人知的回答。”19世纪生物化学还没有萌芽，生物科 学的发展还停留在对生命现象的描述，所以在当时法布尔只能在显微镜 下观察到萤火虫的发光物质，而留下了 一定还有别的不为人知的回答 给 后人。如今对萤火虫的发光的解释已归结为：
概
体壁的来源： 外胚层 体壁的生理作用： 保护作用， 特化成感觉器官， 着生肌肉， 内陷形成内部器官
述
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第二节 表皮的化学成分
• • • • 几丁质：是一类含氮多糖物质（乙酰葡萄糖胺多聚体） 蛋白质：以多糖蛋白、鞣化蛋白、橡胶质精的形式存在 脂类：存在于上表皮形成蜡层 多元酚：3，4-二羟基苯酚及其衍生物，参与表皮质层和外表
避 敌 策 略
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惊 人 的 繁 殖 力
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第三节 表皮的形成和蜕皮过程
• 皮层溶离(apolysis)：皮细胞层 表皮层 • 新表皮的沉积： • 蜕皮(ecdysis)：脱去蜕（旧上表皮、外表皮、未被消化的内
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第十一章 昆虫内脏器官的位置
一、体壁和体腔
体壁 integument、血淋巴 haemilymph、 体腔 coelomic cavity（血腔 haemocoele）
第一节 体壁的基本结构
• 由外到内分别为：表皮层（上表皮、原表皮）、皮细胞层、底 膜
护蜡层（脂类、蛋白质） 蜡质层（蜡质：包括长链烃类、脂肪酸酯和醇等） 上表皮 多元酚层（脂蛋白和多元酚的复合体） 表皮质层（脂蛋白复合体）
表皮层
原表皮 外表皮（鞣化蛋白和几丁质） 内表皮（几丁蛋白复合体）
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表皮片层和Байду номын сангаас皮膜）的过程。
• 表皮的鞣化和暗化作用 • 表皮形成和蜕皮的激素调控
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表皮的形成和蜕皮过程
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第十二章 昆虫的体壁和生理
第一节 体壁的基本构造 第二节 表皮的化学成分 第三节 表皮的形成和蜕皮 第四节 体壁的通透性与害虫防治的关系 第五节 体壁的衍生物 第六节 昆虫的体色
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参 考 书
王荫长等译， 1983，《昆虫生理学》(W.Mordue) 路进生译，1984，《昆虫展望》(M. D. Atkins) 张克斌等，1989，《昆虫生理》 王荫长，2001，《昆虫生物化学》 David Stanley，《Insect Physiology》， http://entomology.unl.edu/ent801/ent801home.html 张青文，2000，《昆虫遗传学》，科学出版社 程家安等，2001，《昆虫分子科学》，科学出版社 李绍文，2001，《生态生物化学》，北京大学出版社
化蛋白使表皮变硬的过程，
醌鞣化：酪氨酸 → N-乙酰多巴胺（鞣化剂）→ N-乙酰多巴胺-醌 → 鞣化蛋白 ↑ ↑ + 酶 二元酚氧化酶 （蛋白质）2
-骨化：酪氨酸 → N-乙酰多巴胺 → 中间体 → -骨化蛋白 ↑ ↑ + 酶 激活 （蛋白质）2
• 暗化作用：醌类物质聚合成醌多聚物（真黑素），使虫体体色加深的过程
内部器官和生理系统
内脏器官生理系统 消化道、唾腺等消化系统、马氏管等排泄系统、 背血管、血淋巴及搏动器等循环系统、气管、气门呼吸系统、 体壁肌、内脏肌肌肉系统、腹神经索、脑神经系统、 性腺、生殖管、生殖孔生殖系统
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多巴 → 多巴醌 → 醌多聚物（真黑素） ↑ 酚氧化酶
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新表皮的沉积
蜕皮液
蜕皮膜
上表皮 外表皮 内表皮
护蜡层 蜡层 多元酚层 表皮质层 原表皮层
皮细胞层
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鞣化和暗化作用
• 鞣化作用（tanning)：醌类物质同表皮中的蛋白质分子发生交联，形成鞣
萤火虫的光辉
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目
录
第十一章：昆虫内脏器官的位置 第十二章：昆虫的体壁和生理 第十三章：昆虫的消化系统和生理 第十四章：昆虫的排泄系统和生理 第十五章：昆虫的呼吸系统和生理 第十六章：昆虫的肌肉系统和生理 第十七章：昆虫的循环系统和生理 第十八章：昆虫的神经系统和生理 第十九章：昆虫的激素和信息素 第二十章：昆虫的生殖系统和生理
螳螂的复眼（昼和夜）
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母
与
子
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几丁质的化学结构
• -（1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D葡萄糖 （N-乙酰-D葡萄糖胺）多聚体 • 以-1，4糖苷键聚合
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脂类和昆虫表皮的蜡层
油脂 油（液态）、脂肪（固态）
皮的鞣化和暗化作用
• 多酚氧化酶：是一种含铜的蛋白质，存在于血液和内表皮的
内方，催化多元酚生成邻位醌而激发鞣化、暗化作用
• 色素：黑色素，蝶蛉（白蝶蛉、黄蝶蛉、红蝶蛉）
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象鸟的花和象蜂的鸟
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血
窦
• 具两个血窦（背血窦、围脏窦）的昆虫：大多数昆虫 • 具三个血窦（背血窦、围脏窦、腹血窦）的昆虫：直翅目的蝗科、 蜻蜓目、脉翅目、膜翅目、鳞翅目、双翅目
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脂类
• 类脂（磷脂、蜡、甾醇等）（溶于乙醚、氯仿等有机溶剂） 蜡：主要成分是酯[长链脂肪酸（24-26个偶数碳原子）和长链脂 肪醇（16-36个偶数碳原子）所组成]的混合物，还含有少量的长 链的烃、醇、醛、酮和酸等各类化合物。 昆虫表皮的腊层包括蜡质（烷烃、烯烃等烃类化合物，约占表皮 脂类的50-75%）和其他成分（如游离脂肪酸，长链醇、酯，甾醇 等） 昆虫表皮蜡层的疏水性可以阻止杀虫剂等化学物质及病原物的侵 入。 昆虫表皮的硬度与长链醇的含量成正比，
沉 默 时
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失 礼 了！
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