昆虫生理学PPT讲稿

抑前胸腺神经肽
• 昆虫体内的抑前胸腺神经肽是1994年在蝗虫体内
发现的。
• 在家蚕中成功分离出蚕的抑前胸腺肽
Ala-Trp-Gln-Asp-Leu-Asn-Ser-Ala-Trp-NH2
第二节 蜕皮甾醇（蜕皮激素）
• 一、结构鉴定 ➢ 1954年从家蚕体内分离出蜕皮激素——蜕皮酮（α-蜕皮
酮），以后又分离纯化出20-羟基蜕皮酮（β-蜕皮酮）。
明确了其N端的氨基酸序列。接着他们又将抽取材料增 加到300万个家蚕蛾，推导出全部氨基酸序列，弄清了 PTTH合成过程。
cAMP为PTTH的第二信 使
• 1.离体培养前胸腺时，加入PTTH活化前胸
后，前胸腺细胞内cAMP增加先于产物—— 蜕皮激素的增加
• 2.离体培养前胸腺时，加入氨茶碱（抑制降
解cAMP的磷酸二脂酶等）或1-甲基-3-异丁 基黄嘌呤，人为的提高前胸腺细胞内cAMP 值。可显著增加蜕皮激素的合成。
作用方式
PTTH+ 受体
第二பைடு நூலகம்使
激活
作用方式
• 蛋白质磷
酸化参与 调节其他 蛋白质合 成，提高 蜕皮激素 合成酶的 活性，最 终导致蜕 皮激素的 合成与分 泌的增加。
• 钙调蛋白（CAM）：广泛存在于真核细胞中的一
种结合钙的调节蛋白质。结合钙离子后可发生构 象变化，暴露出疏水区。因胞质溶胶中的钙离子 浓度不同而得以与不同的蛋白质相互作用，调节 细胞的活动。它的作用是对任何微量的钙都能敏 感地捕获。钙调蛋白只有在与Ca2+结合后才有活 性。因此，激素可以通过影响细胞内Ca2+浓度变 化来调控钙调蛋白的活性。活性Ca2+·CaM复合物 可以通过与靶酶作用方式调控代谢过程。即 Ca2+·CaM复合物与靶酶，使靶酶构象发生变化 （Ca2+作用结果）而活化，从而对代谢过程起调 控作用。
PTTH的释放
• PTTH的释放与许多体内因子、营养状况及外部环境有关。 ➢ 例如
吸血蝽：腹部伸胀感受器向脑发出神经信号时，引起 PTTH的 释放。 烟草天蛾幼虫：PTTH的释放受一个生物钟的控制。 家蚕：家蚕的PTTH的释放可能与乙酰胆碱生产和释放有 关。 蜚蠊：PTTH的释放受褪黑激素的控制。在许多生物中已 发现褪黑激素是控制明暗日周期的重要激素，光线的影响 可能通过控制褪黑激素的分泌来控制PTTH的释放。 家蚕：末龄早期给予JH后，会推迟PTTH的释放延迟蜕皮 激素的分泌。
植食昆虫
谷甾醇 豆甾醇 菜油甾醇
细胞色素p450
胆甾醇
蜕皮甾醇
昆虫不能合成，只能从 植物中获得
三、功能
• 蜕皮甾醇控制了昆虫的生长发育、蜕皮和生殖三
大生理过程，在胚胎发育过程中，蜕皮及其相关 生理过程也受蜕皮甾醇调控。
一般幼虫蜕皮次数是固定的，但是可受到外界条 件的干扰，如饥饿、寒冷和激素处理，都可以增 加蜕皮次数。利用蜕皮激素（或抗蜕皮激素）的 类似物干扰昆虫生长和蜕皮，已经在害虫防治中 得到应用。
• 3.cAMP值与蜕皮激素的合成量都随着PTTH
量的增加而增加，呈现一定的剂量效应。
PTTH的一级结构
• 每个PTTH亚基
含有7个Cys残 基，均参与二 硫键的形成， 而且都是活性 表达所必须的。 天然的PTTH分 子是由2个相同 亚基组成的同 源二聚体，亚 基与亚基之间 以二硫键相连 接，每个亚基 内有3个二硫键 形成特定的活 性空间构型。
昆虫生理学课件
促前胸腺激素的发现
• 家蚕素 ➢ 1982年从65万个家蚕蛾头部中分离出50μg的一种低分
子量化合物，当初称为4K-PTTH，但以后的结果显示， 它不能激活家蚕本身的前胸腺，只能激活蓖麻蚕的前胸 腺，因此改名为家蚕素。
• PTTH ➢ 1987年从50万个家蚕蛾头部分离出50μgPTTH，同时
蜕皮酮
20-羟基蜕皮酮
26-羟基蜕皮酮
2-脱氢蜕皮酮
• 二、生物合成 ➢ （一）合成部位以及贮存部位
在蜕皮成为末龄若虫前，前胸腺是血淋巴中 蜕皮甾醇的唯一合成器官
幼 虫
前胸腺 环腺
卵泡细胞 成 绛色细胞 虫 真皮细胞
马氏管 中肠 脂肪体
20-羟基 蜕皮酮
单加 氧酶
血淋巴
（二）合成途 径
食肉昆虫
从动物体内 获得
➢ 第二个峰较大与幼虫化蛹有关，与早龄幼虫的单一峰的情况
相似，其中蜕皮酮与20-羟基蜕皮酮的比例为1:5。
（二）对细胞生长、发育的调控
• 蜕皮甾醇除了控制幼虫的蜕皮与变态以外，对组织细胞的再建
和新功能的产生，对细胞的增殖和分化，以及某些细胞程序性 的衰老等都有调控的作用。
• 蜕皮甾醇的另一重要功能，表现在成虫期调控生殖细胞的生长
（一）对蜕皮的调控
• 在幼虫的发育期，蜕皮甾醇的分泌活动随龄期呈周期性变化，
导致血淋巴中蜕皮甾醇的不断变化。
➢ 全变态和半变态的昆虫
每次幼虫蜕皮时，蜕皮激素都快速升高，通常20-羟基蜕皮酮 的滴度在表皮层融离期前达到峰值，此后新表皮不断形成， 其滴度不断降低，至蜕皮激素下降到最低值。
例如:很多鳞翅目昆虫幼虫末龄期存在两个蜕皮甾醇峰，第一 个峰较小，其中蜕皮酮与20-羟基蜕皮酮的比例为1:1，其功 能在于引起幼虫的行为变化，即停止取食，到处慢行并开始 寻找合适的化蛹场所，小峰的另一个功能为启动幼虫表皮细 胞内基因向蛹表皮细胞的编码程序转化。
➢ 昆虫前胸腺一般分泌的都是蜕皮素，但也有很多例外。
例如：烟草天蛾前胸腺——3-脱氢蜕皮酮和2-羟基蜕皮酮
昆虫卵及胚胎内——2-脱氧蜕皮酮和26-羟基蜕皮酮
➢ 动物蜕皮甾醇：动物体内发现的蜕皮酮及相关的类似物 ➢ 植物蜕皮甾醇：从植物体内分离得到的具有蜕皮激素活
性的类似物。
几种常见蜕皮酮的化学结构
与发育。有关卵巢蜕皮甾醇的生理功能，则因昆虫种类不同而 异。就大部分昆虫而言，卵巢合成的蜕皮甾醇一共轭物进入成 熟卵中，并贮存在其中，当胚胎发育开始时，从共轭物中游离 出蜕皮甾醇，其原始功能是提供胚胎蜕皮甾醇的前体物。
• 双翅目昆虫的蜕皮甾醇对雌虫生殖有影响。卵巢分泌蜕皮甾醇
进入血淋巴后，可刺激脂肪体合成卵黄蛋白。同时，还启动卵 原细胞的有丝分裂和卵泡细胞的形成、卵母细胞是减数分裂。 从此，与卵黄种类和卵壳的形壳的形成也有密切的关系。雄虫 体内蜕皮甾醇的研究较少，在某些昆虫中，精巢合成的蜕皮甾 醇，与精原细胞分裂及镜子发生有关。