昆虫生理生化

幼激素决定每次脱皮后昆虫的生长发育方向,即继续生长为大龄幼体或变态形成蛹或成虫。也就是说,昆虫每次脱皮后,新形成的表皮是属于幼体表皮、蛹表皮或成虫表皮,是取决于脱皮激素启动脱皮过程的临界期时是否有保幼激素存在。在不全变态昆虫中,如果脱皮激素启动若虫或稚虫脱皮的临界期时有保幼激素出现,那么新形成的表皮是若虫或稚虫表皮,即是生长;如果脱皮激素启动若虫或稚虫脱皮的临界期时没有保幼激素出现,那么新形成的表皮是成虫表皮,即是变态。

在全变态昆虫中,如果脱皮激素启动幼虫脱皮的临界期时有保幼激素出现,那么新形成的表皮是幼虫表皮,即是生长;如果脱皮激素启动幼虫脱皮的第1个临界期时没有保幼激素出现,但在第2个临界期时有保幼激素出现,那么就形成蛹的表皮,即是变态;如果脱皮激素启动蛹脱皮的临界期时没有保幼激素出现,那么就形成成虫的表皮,也是变态。

9、 肌肉的收缩机制如何?神经信号怎样调控肌肉的收缩和舒张

以完成各种动作。

答:肌肉收缩的机制:

(1)肌肉收缩的生物化学——肌丝滑行学说

肌肉收缩作用是肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维相互滑行的过程。在收缩的肌原纤维,其粗丝和细丝的长度都不变,只是细丝滑向A带的H区,使I带缩短,A带的宽度保持不变。滑行结果使粗、细丝重叠,肌小节缩短,重叠程度越大,肌纤维就越短。

(2)肌肉收缩分子机理

肌肉收缩是肌球蛋白和肌动蛋白相互作用的结果。当神经兴奋传到肌肉,引发肌质网内Ca离子向肌浆内释放。Ca离子浓度增加,Ca与TnC结合,使其构象变化,这样,使原肌球蛋白移到沟内,暴露出肌动蛋白(与肌球蛋白)的结合部位。肌球蛋白与肌动蛋白结合,形成肌动球蛋白横桥,在肌动球蛋白中,肌动蛋白激活肌球蛋白的ATP酶,催化ATP水解产生自由能,用于驱使肌球蛋白构象变化,迫使横桥改变角度,于是细丝沿粗丝滑行,肌肉收缩。

1) 肌肉静止(舒张)时,肌浆内的Ca离子浓度较低(<10-7Mol),肌钙蛋白的原肌球蛋白结合亚基(TnT)与原肌球蛋白紧密结合,从而遮盖了细丝上肌动蛋白和粗丝肌球蛋白的结合部位,阻止了两者的结合同时,由于肌钙蛋白上的抑制亚基(TnI)与肌动蛋白的紧密结合,也阻止了肌动和肌球蛋白的作用,并抑制肌球蛋白的ATP酶活性。

2)当神经兴奋传到肌肉,引发肌质网内Ca离子向肌浆内释放。Ca离子浓度增加,Ca与TnC结合,使其构象变化,增加了与另外两个亚基的结合。这样,使原肌球蛋白移到沟内,暴露出肌动蛋白(与肌球蛋白)的结合部位。同时,由于TnC与TnI(抑制亚基)的结合,削弱了TnI与肌动蛋白的结合力,解除抑制。肌球蛋白与肌动蛋白结合,形成肌动球蛋白横桥。在肌动球蛋白中,肌动蛋白激活肌球蛋白的ATP酶,催化ATP水解产生自由能,用于驱使肌球蛋白构象变化,迫使横桥改变角度,于是细丝沿粗丝滑行,肌肉收缩。收缩结束后,肌质网上的离子泵利用水解ATP的能量将Ca2+主动吸回,从而使肌肉恢复舒张。

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10、 何谓电压门控通道?何谓配体门控通道?它们在神经信号传导过程中的作用如何?

答:神经轴突的离子通道是双层脂膜上跨膜的大分子蛋白质,对离子通透具有高度选择性,通道的开关可以改变细胞膜内外的离子浓度和细胞膜电位。按照通道对电位的引发方式,神经轴突的离子通道分为电压门控通道和化学门控通道两大类。

(1)电压门控通道又称电压门控性离子通道。它的开关由轴突膜电位控制,常见的有Na+通道、K+通道、Ca2+通道和Cl-通道。

典型的Na+通道是由一个球—链模型构成的,该模型的跨膜蛋白由3部分组成: ①选择性滤器,位于细胞双层膜的外侧,它选择性允许Na+等离子通过。

②电压感受器,位于双层膜的中间,对膜电位变化非常敏感,它控制闸门的开关 ③闸门,由膜内通道口上一个胞内球构成,当膜电压发生变化时,能迅速作出反应,从而开启或关闭闸门,造成膜内外离子浓度的改变,激发出轴突的动作电位。 K+通道的种类:

①延迟整流K+通道,神经轴突中K+离子流随去极化而增加称为延迟整流作用,与此有关的通道为延迟整流K+通道。 ②早发K+通道,开启后,可对抗去极化刺激的效应,并可阻制动作电位的触发。 ③Ca2+激活K+通道,只当膜内Ca2+离子浓度升高时,才启动,K+的通透性增高,引起动作电位后的长时间超极化,膜难于去极化,从而增加了两个动作电位间的时间延迟 。

(2)配体门控离子通道,是由化学信号(神经递质或兴奋剂)激活而开放的离子通道。是神经递质受体与配体相互作用的离子通道。已克隆出3种这种通道: ①乙酰胆碱受体

主要分为两种。N型受体:脊椎动物中,该受体存在于神经-肌肉突触及植物神经节内,引起的反应为骨骼肌的收缩和植物神经的兴奋。M型乙酰胆碱受体:激活腺苷酸环化酶,使CAMP的浓度增高,继而激活蛋白激酶,蛋白激酶使通道蛋白磷酸化,从而调节其开关。 ②甘氨酸受体

是指以甘氨酸作为配体与之结合的受体,甘氨酸是中枢神经系统(脊髓中间神经元)的递质,作用于受体,产生抑制性作用。 ③γ—氨基丁酸受体(GABAR)

GABA与其特异性受体作用,引起受体偶联的CI、K、和Ca通道传导的改变,并改变膜电位,从而产生神经元的抑制效应。疏水区的氨基酸极保守,可能构成和稳定离子通道的壁;膜内外两侧大量正电荷氨基酸残基构成通道口,起阴离子滤膜的作用,促使CL进入膜内。

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