昆虫生理生化 下载本文

1、 昆虫血淋巴中氨基酸含量明显高于高等动物,这有什么重要生

理学意义。

答:氨基酸是构成生物体蛋白质并本单位,调节渗透压,与生物的生命活动有着

密切的关系。它具有以下作用:

1、蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的;

2、起氮同生命活动有关的最基本的物质,是在生物体内构成蛋白质分子的基平衡作用;

3、可以转变为糖或脂肪;

4、参与构成酶、激素、部分维生素。

昆虫血淋巴中氨基酸含量明显高于高等动物,是因为其重要的功能决定的。除了以上介绍的一般功能外,在昆虫体内,氨基酸还有如下作用: (1)血淋巴pH值和渗透压的缓冲调节; (2)氨基糖类(几丁质)的合成; (3)表皮的鞣化和骨化作用;

(4)飞行时的脂肪降解,用作补充燃料; (5)色素的合成(眼色素);

(6)某些氨基酸与特殊生理过程有关; (7)神经--肌肉的递质; (8)氮素排泄作用。 综上所述:这些过程都要通过存在于血淋巴中的氨基酸来支持。因为只有存在于血淋巴中,氨基酸才能最快的被运送到需要的部位,参与相应的生理反应。

2、 钠在动物生理过程中重要性如何?

答:1、从细胞分裂开始,钠就参与细胞的生理过程,氯化钠是动物体内最基本

的电解质。

2、钠有维持血压的功能。

3、体内水量的恒定主要靠钠的调节,钠多则水量增加,钠少则水量减少,所以摄人过多的食盐,易发生水肿;过少则易引起脱水。 4、钠对肌肉运动、心血管功能及能量代谢都有影响。 5、糖的利用和氧的利用必需有钠的参加。

6、钠在肾脏被重吸收后,与氢离子交换,清除体内的二氧化碳,保持体液的酸碱度恒定。

7、血液中主要的缓冲剂是碳酸氢钠和碳酸这一对缓冲剂。 8、钠是胰汁、胆汁、汗和泪水的组成成分。 如果缺钠,引发低钠血症,导致倦怠、淡漠、无神、起立时易昏倒,严重时恶心、呕吐、血压急剧下降。钠过多也会引起局钠血症,使中枢神经受到明显影响,导致易激动,烦躁不安,嗜睡,肌张力增高,抽搐,惊厥,甚至昏迷。 9、Na离子通道,神经电位传导 10、调节血淋巴pH值和渗透压 11、细膜内外Na+和K+的浓度差,是细胞具有兴奋性的基础,膜外高Na+状态,为许多代谢反应正常进行提供必需条件。 12、Na+在膜两侧的浓度差是其他许多物质继发性主动转运(如葡萄糖、氨基酸,

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以及Na+-H+、Na+-Ca2+交换等)的动力。

13、钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定,对维持细胞内pH的稳定性也具有重要意义。

3、 缺水是生物从水生进化到陆生过程中必须克服的,昆虫获取了

那些结构和生理生化特性来克服?

答:(1)从自然界摄取水分:昆虫主要从食物中获得水分。其次,昆虫还可通过

体壁或卵壳从环境中吸收水分。有些昆虫也可直接饮水。

(2)体壁结构与功能:昆虫体壁上表皮的蜡层由疏水的长链烃类和其它脂肪酸酯等组成,能很好的防止水分的散失。

(3)马氏管、直肠、隐肾对水分、盐的调节功能:马氏管-直肠系统主要作用是排泄,能通过调节水分、盐的平衡,维持体内渗透压系统的稳定,直肠一般具有很强的水分回收能力。而隐肾复合体具有比直肠更大的水分回收能力。

(4)激素对水分、盐的调节:利尿激素和抗利尿激素。利尿激素能激动排尿速度;而抗利尿激素,能够增加直肠等结构的水分回收能力,抑制昆虫的排尿。 (5)某些昆虫可以通过气门的开闭或改变栖息场所等调节体内水分的蒸发。 (6)一些昆虫通过非连续气体交换循环,可能起到有效的水分控制作用。 (7)许多陆生昆虫以尿酸形式排泄多余的N,由于其1:1的碳氮比,尿酸形成过程中消耗的水较少,且由于其不溶于水,排出体外时不消耗水分。这是陆生性昆虫适应性的重要一环,对于没法获得水分的卵期和蛹期来说,其保水作用更为重要。

(8)许多昆虫能够利用脂肪酸代谢产生水:脂肪酸通过β-氧化途径、柠檬酸循环与氧化磷酸化,将脱下的氢与分子氧结合产生水,每个软脂酰-CoA产生16个分子的代谢水。滞育与休眠的昆虫,体内长时期需要的水分都来自脂肪体的代谢水。 (9)脂肪体调节:如蜚蠊失水后将无机离子以尿盐存入脂肪体,以降低渗透压,减少血淋巴中所需要的水分含量。

(10)唾腺中的唾管细胞能从唾液中回收水分。

4、 “儿童急走追黄碟,飞入菜花无处寻”描写的是昆虫什么生存

策略?试举出构成昆虫色彩的主要化学成分。

答:色彩防御,指昆虫利用身体的颜色来进行防御的行为,包括混隐色、瞬彩、警戒色和拟态,这句话描写的就是混隐色。

构成昆虫色彩的主要种类有1、色素色(化学色):基本形式,由虫体一定部位的某些化合物(如黑色素和嘌呤色素)吸收某种光波而造成。又可分为表皮色、真皮色、真皮下色和表皮上色4类

2、结构色(物理色):是昆虫体壁上极薄的蜡层、刻点、沟缝或鳞片等,使光散射、衍射、干射产生的颜色 3、结合色(合成色):色素色和物理色混合而成,普遍存在

昆虫生物色素使昆虫形成了各种颜色,这是昆虫保护色、警械色、拟态的基础 构成昆虫色彩的主要化学成分:黑色素、类胡萝卜素、四氢吡咯素、D.蝶啶色素、眼色素(眼紫素、眼黄素、眼黄棕素-D)、黄酮类(黄酮和花色素苷)、醌类色素

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(蒽醌、蚜色素、苯醌、泛醌)、

5、 何谓运输蛋白(transporter)?举例说明它们在营养吸收过

程中的作用。

答:运输蛋白也叫转运蛋白,是膜整合蛋白, 或是大的跨膜分子复合物,能选择性地使非自由扩散的小分子物质透过质膜。

运输蛋白根据作用方式分成三类:载体蛋白、通道蛋白、离子泵。

(1)载体蛋白是需要同被运输的离子和分子结合,然后通过自身的构型变化或移动完成物质运输的膜蛋白。根据运输方向与物质的不同,载体蛋白分为:单向转运体,同向共转运体,反向共转运体。单向转运体催化分子或离子单方向的跨膜运输;同向工转运体是转运体与质膜外侧的H离子结合同时,又与另一个分子或离子结合,同向运输二者;反向共转运体是转运体与质膜外侧的H离子结合的同时,又与质膜内侧的分子或离子结合,两者朝相反的方向运输。糖、氨基酸,核苷酸等水溶性水分子一般由载体蛋白运载。

(2)通道蛋白可以是单体蛋白,也可以是多亚基组成的蛋白,它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排,形成水性通道。通道蛋白本身并不直接与小的带电荷的分子相互作用, 这些小的带电荷的分子可以自由的扩散通过由脂双层中膜蛋白带电荷的亲水区所形成的水性通道。通道蛋白的运输作用具有选择性,参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗能量。又可分为两类:水通道蛋白和离子通道蛋白

(3)离子泵也是膜运输蛋白之一。也看作一类特殊的载体蛋白,能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜,同时消耗ATP形成的能源,属于主动运输。离子泵本质是受外能驱动的可逆性ATP酶。 举例:(1)Ca2+ 、 Na+ 、 K+ 、 Cl- 、 HCO3- 等离子能经膜上的孔道扩散。 (2)在几种鳞翅目中,氨基酸通过转运蛋白主动吸收。其动力为Proton ATPase 泵,由它形成肠腔内的高K+浓度及跨细胞的电位差具重要作用。

(3)昆虫脂类的吸收不同于哺乳动物,脂肪分解的产物以二酰基甘油的形式与脂蛋白(运输蛋白)结合,而为肠壁细胞吸收进入血淋巴。

6、 试述昆虫视觉信号的接受、传导、处理的基本过程。

答:昆虫对外界环境的刺激,首先由感受器接受,经感觉神经纤维将兴奋传导到中枢神经系统,中枢神经系统的冲动由运动神经纤维传导到反应器(肌肉或腺体)作出反应。

昆虫接受外界信号后,神经细胞的跨膜电位发生改变,外来刺激使膜的通透性发生改变,静息电位转变变为动作电位,即为轴突传导。信号从一个神经元传递到一个神经元的传递突触,由神经递质来传导,前膜以囊泡形式释放递质(如乙酰胆碱)当递质通过间隙与后膜或肌肉上受体结合时,产生后膜的兴奋性或抑制性电位,即完成突触传导。昆虫的感觉神经元将接收到的内外刺激,以电脉冲的方式传递到中枢神经系统。在中枢神经系统内,通过由联系神经元形成的大量的突触联系,将刺激信号进行整合,并发出指令给运动神经元。运动神经元将指令传递给效应器(肌肉或腺体等),最后引起行为或生理反应即为反射弧。

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外部刺激产生的信号经中枢神经系统分析与综合后再通过运动神经传给效应器,做出相应活动。刺激信号传导结束后,神经递质被降解,膜内外离子浓度回复到静息状态。

此外,激素也可参与调节外部刺激,与神经调节相比,激素调节具有缓慢、持久的特点,而且并不是所有的外部刺激都有激素调节过程。

7、 试述昆虫的主要生殖方式、生物学意义及卵子、精子发育的过

程。

答:主要生殖方式:两性生殖、单性生殖、卵胎生孤雌生殖、多胚生殖。 生物学意义:两性生殖使昆虫种群能够保持大量的遗传结合体和突变体,单性生殖使昆虫获得大量个体并进行广泛的扩散,在世代交替的昆虫中,孤雌生殖的稳定性和两性生殖的重组性结合起来,充分发挥了不同生殖方式的优越性。卵胎生孤雌生殖中雌虫未经交配的卵在母体内依靠卵黄供给营养进行胚胎发育,直至孵化为幼体后才从母体中产出,与高等动物的胎生不同,高等动物的胎生由母体供应营养,而卵胎生由卵提供营养卵胎生能对卵起保护作用。多胚生殖中1个卵在发育过程中分裂成2个以上胚胎,最多可至3000个,每个胚胎发育成一个新个体,性别以所产卵是否受精而定,受精卵发育为雌虫,未受精卵发育为雄虫,多胚生殖是对活体寄生的一种适应,它可以利用少量的生活物质和在较短时间内繁殖较多的后代。

卵子发育过程:生殖期、生长期和成熟期。在生殖期,原生殖细胞分裂产生卵原细胞,卵原细胞经3次分裂后,分化1个卵母细胞,其它形成滋养细胞;生长期,卵黄开始沉积,卵母细胞迅速增大;成熟期,卵母细胞2次分裂(第1次为减数分裂)形成1个卵细胞、3个极体;卵子向外排放时,处于第2次分裂的中期。 精子发育过程:生殖期、生长期、成熟期以及转化期。生殖期,原始生殖细胞分裂产生1个新的原始生殖细胞和1个精原细胞,精原细胞被几个中胚层细胞包围,形成生精囊;生长期,生精囊内的精原细胞经6-8次分裂,形成初级精母细胞,初级精母细胞经2次成熟分裂,形成次级精母细胞;成熟期发育成精细胞,转化期发育成成熟精子。

8、 昆虫的保幼激素和蜕皮激素怎样协同调控其蜕皮和发育?

答:蜕皮激素(MH),又称蜕皮甾醇或蜕皮酮,分为α-蜕皮激素和β-蜕皮激素。由前胸腺周 期性合成和分泌。其功能为促进性腺发育,促进卵黄沉积。

保幼激素(JH),由咽侧体周期性合成与分泌,它是多种半倍萜类的总称。包括JHⅠ、JHⅡ、JHⅢ和少量的JH0等。在不同种类和不同虫期,保幼激素的结构和含量都是不同的,这显示出种的特异性。保幼激素具有维持幼虫特征、阻止变态发生的作用。

昆虫的变态受促前胸腺激素、脱皮激素和保幼激素共同调节和控制。促前胸腺激 素激活心侧体、咽侧体和前胸腺,在保幼激素与脱皮激素的调节过程中起主导作用,其分泌的时间、成分和数量的差异决定着蜕皮激素与保幼激素在体液中的含量和相对比例,并由此决定昆虫的蜕皮和变态发育。脱皮激素启动脱皮过程,保

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