普通昆虫学 5 第四章 生理学 1-2 体壁

3.Baidu Nhomakorabea表皮的化学成分
表皮的主要成分是几丁质和蛋白质，还有脂类、色素和无 机盐类。
3.1 几丁质(chitin) 表皮的主要成分之一，占表皮干重的25％～40％，由N-乙
酰-D-葡萄糖胺通过β-1，4-糖苷键聚合而成，其分子式为 (C8H13O5N)n，构造类似纤维素。
应用：
灭幼脲－抑制几丁质合成酶的活性，使昆虫不能形成新表皮而死亡。 几丁质－广泛应用于医药、食品、国防等诸多高新科技领域，如手 术缝合线、隐形镜片、人造皮肤、排毒养颜纤维（含几丁质、芦荟等） 等， 1995年国际市场每克高纯度几丁质价值27美元 。
成熟表皮
皮层溶离
皮细胞在间隙中分泌脱皮液，当绛色细胞在紧贴皮细胞分泌 一层角质精层后，这些酶开始消化旧内表皮，另外会形成一 层极薄的脱皮膜，同时皮细胞在角质精层下面开始分泌新的 前表皮（包括内表皮和外表皮）。 消化后的旧内表皮中，90％以上的物质被重新吸收，参与新 表皮合成。
新表皮质层形成
消化旧内表皮
又称物理色(physical colour)，是由于昆虫体壁上有极薄 的蜡层、刻点、沟缝或鳞片等细微结构，使光波发生散 射、衍射或干射而产生的各种颜色。如甲虫和鳞翅目成 虫体壁表面的金属光泽和闪光，不会被化学药品或热水 处理而消失
5.3 结合色(combination colour) 又称合成色，这是一种普遍具有的色彩，它是由色素色和
消化道的腹面有纵贯于腹血窦的腹神经索、脑神经系统 腹部消化道背侧面的卵巢或睾丸等生殖系统 主要内分泌腺体，如心侧体、咽侧体和前胸腺，位于头部和 前胸内的咽喉和气门气管附近 内分泌腺体 相当于脊椎动物肝脏的脂肪体，包围在内脏器官周围 脂 肪体
第二节 体壁
1. 体壁的功能
昆虫的体壁是体躯最外层的组织，由皮细胞层及其分泌 物(表皮)组成，具有以下功能： ① 既能防止体内的水分蒸发，又能防止外来物质如病原体、 杀虫剂等侵袭。 ② 表皮硬化形成外骨骼可以保持昆虫体形；体壁内陷形成的 内骨骼，用以附着肌肉。 ③ 在昆虫饥饿和脱皮过程中，体壁内贮存的营养物质可以被 消化和利用。 ④ 体壁可特化成各种感觉器和腺体。 ⑤ 体壁内陷形成一部分器官，如气管系统、前肠、后肠等。
2.3.3 上表皮(epicuticle)
表皮的最外层，不含几丁质，厚1～3µm，从内向外一般分为：表皮质 层（多元酚层和角质精层）、蜡层和护蜡层。
① 护蜡层（cement layer） 上表皮的最外层，由皮细胞腺的分泌物覆盖在蜡层上形成，主要成分
是蛋白质和脂类，可保护蜡层。
② 蜡层（wax layer） 主要含长链烃类、脂肪酸
物理色混合而成。如紫闪蛱蝶翅面呈现黄褐色（色素色） 和紫色（结构色）的闪光。
紫闪蛱蝶 Apatura iris
6. 表皮的通透性
表皮是昆虫与环境之间的一个通透性屏障，外源性化学物 质在一定条件下可以穿透体壁。
6.1 水分 昆虫体积小，相对表面积大，容易发生因体内水分过度蒸
发而死亡，因此保水具有重要生理意义。 由于表皮存在定向蜡层作用，因此常有一个最高的临界温
背隔：位于腹部背面、 背血管下面的一层隔膜， 称为背隔。 腹膈：有些昆虫，腹部 腹板两侧之间还有一个腹 隔。
背血窦：背隔上面的血窦，背血管位于背血窦中。 围脏窦：背隔下面，或者背隔和腹隔之间的血窦，消化道、 排泄器官、大部分气管系统和生殖系统等都位于围脏窦中。 腹血窦：腹隔下面的血窦，腹神经索位于腹血窦中。
2.3.2 外表皮(exocuticle) 内表皮的外方，经过鞣化反 应形成的含骨蛋白层，色深 而坚硬，厚3～10µm，几丁 质丝状排列，是表皮层最坚 硬的一层。 脱皮时，外表皮全部脱去。 内表皮和外表皮统称前表皮。 内表皮和外表皮之中常有孔 道贯穿，孔道是表皮磨破和 在表皮鞣化过程中由皮细胞 补充供应所需物质的通道。
6.2 气体
体壁、气管壁和化学感受器等部位都可以被气体透过。
6.3 杀虫剂
大多数杀虫剂都是脂溶性的，而且添加了二甲苯溶剂， 容易穿透蜡层；但原表皮层内含有大量几丁质、蛋白质 和水分，使极性物质更容易穿透，因此合理的脂水分配 系数才是理想的杀虫剂。
高温利于有机磷杀虫剂发挥药效，而拟除虫菊酯则相反。
具两个血窦（背血窦、 围脏窦）：大多数昆虫 具三个血窦（背血窦、 围脏窦、腹血窦）：直 翅目的蝗科、蜻蜓目、 脉翅目、膜翅目、鳞翅 目、双翅目
昆虫的内部器官： 纵贯于围脏窦的一根管道是消化道消化系统 中肠和后肠交界处的细长盲管是马氏管等排泄系统 消化道的背面一根前端开口的细管是背血管循环系统 气管、气门呼吸系统 体壁肌、内脏肌肌肉系统
5. 昆虫体壁的色彩
昆虫的体壁通常具有不同的色彩，因其形成方式不同可分为 以下3类：
5.1 色素色(pigmentary colour) 又称化学色，由昆虫一定部位有某些化合物的存在造成的， 这些物质吸收某种长光波，而反射其他光波形成各种颜色。 如绿色是由来自食物的黄色类胡萝卜素与蓝色四吡咯色素结 合形成；昆虫典型的褐色和黑色都是由黑色素造成，是排除 体内有毒代谢物的一种途径。
2. 体壁的构造
第二节 体壁
表皮层 （cuticle）
上表皮 外表皮 内表皮
护蜡层 蜡层 角质精层 多元酚层
前表皮
表皮质层
体壁
皮细胞层（真皮层）
integument （epidermis）
底膜 （basement membrane）
昆虫体壁来源于外胚层， 由里向外分为底膜、皮细 胞层和表皮层3部分。 2.1 底膜(basement
脱皮前，皮细胞通过蜡管在角质精层上面分泌蜡层，脱皮后， 由皮腺开始在蜡层上面分泌护蜡层。不久后，外表皮开始鞣 化，体壁逐渐变暗变硬。
吸收脱皮液
脱去旧表皮
4.2 脱皮的激素调控 蜕皮激素（molting hormone，MH）：被脑激素激活的前 胸腺分泌，主要作用是发动皮细胞进行表皮形成过程，以及 成虫器官芽开始发育的一系列生化反应。 保幼激素（Juvenile hormone，JH）：被脑激素激活的咽侧 体分泌，与蜕皮激素共同作用可以改变脱皮的方向和延迟成 虫特征的出现时间。如高浓度保幼激素下，发生从幼虫到幼 虫的脱皮；低浓度保幼激素下，发生从幼虫到蛹或蛹到成虫 的脱皮过程。 4.3 鞣化作用的激素调控 由蜕皮激素和鞣化激素共同作用使表皮硬化。 鞣化激素(bursicon) ： 由神经分泌细胞产生，它能启动鞣化 作用。
第四节 昆虫的循环系统
第十节 昆虫的生殖系统
第五节 昆虫排泄器官及其生理 第十一节 昆虫的激素和外激 素
第六节 昆虫的呼吸系统
第一节 昆虫内部器官的位置
体腔(血腔) ：昆虫的体腔是一个纵贯的通腔，由于昆虫的背血管是开放式 的，血液在循环过程中要流经体腔，再回到心脏，所以昆虫的体腔又叫血腔。 血窦：昆虫的血腔由肌纤维和结缔组织构成的隔膜在纵向分隔成两三个小 血腔，称为血窦。
度，外界温度超过此温度则引起蜡层由不透水性变为可透 性。
有的昆虫只有一个临界温度（如黄粉虫幼虫、粉蝶蛹）， 其透水性和温度相关曲线为“L”型。
具有双蜡层的昆虫（蜡螟幼虫）有两个临界温度，其相关 曲线是双“L”型。
蜡质层为一层油脂的昆虫（蜚蠊及水生昆虫），其相关曲 线为“Z”型。
应用：可以通过升高温度熔化蜡质，或用氯仿、乙醚等溶剂 移除蜡质，或用细矿粉（滑石粉）摩擦蜡层来使昆虫失水死 亡。
membrane) 底膜由血细胞分泌形成， 由含糖蛋白的胶朊纤维构 成，厚度约50µm，具有选 择通透性，能使血液中的 部分化学物质和激素进入 皮细胞。
2.2 皮细胞层(epidermis) 又称真皮层，为单一细胞层，排列整齐
功能：分泌表皮层，分泌脱皮液，特化为各种腺体、降 色细胞、毛原细胞和感受细胞等
3.5 色素 表皮中含有各种色素，如黑色素、类胡萝卜素和嘌呤衍生 物等。 黑色素可以包围抑制入侵虫体的组织或寄生虫，是昆虫的 一种防御机制，还可以调节体温。类胡萝卜素常和蓝色吡 咯色素一起形成昆虫的绿色。
4. 脱皮
4.1 脱皮过程 脱皮过程包括皮层溶离，旧表皮的消化，新表皮的沉积。 脱皮开始时，皮细胞首先进行有丝分裂，皮细胞由原来的扁 平状变为排列紧密的圆柱状，由于皮细胞形状的改变所产生 的表面张力导致皮细胞层与内表皮之间产生一个小的间隙， 这一过程称皮层溶离。
3.2 蛋白质 表皮的主要成分，约占表皮干重的50%以上。 翅基部的节肢蛋白(resilin )弹性惊人。 3.3 脂类 脂类主要存在于上表皮中，是形成蜡的主要成分，对 昆虫保水、抵御外来物的侵入具有重要作用。 熔点：50-60℃
3.4 多元酚及其氧化酶 主要成分是3,4—双羟酚类及其氧化酶，它们在昆虫表皮的硬 化和暗化过程中起重要作用。 多元酚是血液中的酪氨酸经一系列氧化作用形成的衍生物， 再进一步氧化成醌，醌与蛋白质分子的侧链连接在一起的过程 称为蛋白质鞣化作用。经鞣化后形成的坚硬蛋白质称为骨质蛋 白。
酯和醇，由皮细胞脱皮前 分泌。 角质精层对长链烃的极性 基团有非常强的吸附作用， 使得长链形成与垂直面成 25º的单分子层，阻止水 分丧失；当虫体加热时， 分子间作用力被打破，长 链变垂直方向，水分就可 以穿透。
③ 表皮质层 由绛色细胞分泌形成，外层薄而质密，其脂蛋白被醌鞣化
后性质十分稳定，称为角质精层；内层厚而疏松，主要成 分是脂蛋白和多元酚，称为多元酚层。
第四章 昆虫生理学 Chapter 4 Insect physiology
昆虫生理学：是研究昆虫体内各组织、器官、系 统的结构、机能及其调节机制，控制昆虫生命活动 与行为的一门科学。
第一节 昆虫内部器官的位置 第七节 昆虫的肌肉系统
第二节 体 壁
第八节 昆虫的神经系统
第三节 昆虫的消化系统
第九节 昆虫的感觉器官
依色素存在的位置可分为： ① 表皮色：翅上的斑纹，死后仍保持稳定。 ② 真皮色：蜻蜓中的黄色斑来自真皮细胞层，死后随皮细胞
破坏而消失。 ③ 真皮下色：体壁透明的昆虫，其体色由内部器官的颜色来
决定，称为真皮下色。 ④ 表皮上色：蜻蜓性成熟时表皮上出现柔软的绒毛似的白色
蜡质，称表皮上色。
5.2 结构色(structural colour)
2.3 皮层(cuticle) 表皮层是由皮细胞分泌的一 种异质的非细胞 ，分为内表皮、 外表皮和上表皮。 2.3.1 内表皮(endocuticle) 表皮层中最厚的一层，为 10～200µm，主要含几丁质和 蛋白质，呈多层薄片状，每一 薄片层有“G”字型排列的微 纤维构成，具有特殊的弯曲和 伸展性。 当昆虫饥饿和脱皮时，内表 皮可以被消化、吸收。