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Insects Did it|昆虫的体壁

2021-03-21 09:27:46

你一定被毛毛虫滑溜溜的身体恶心过,

也惊艳于巴西闪蝶闪着蓝光的翅膀。

你会不会奇怪蚊子和苍蝇总是在我们不动声色之前就飞走了。

甲虫们从天而降却总也摔不坏。


其实这些都靠昆虫的体壁


先来一段经典教材版

表皮薄但结构复杂,有些问题尚存争议。皮细胞层(epidermis)是一单细胞层,位于表皮(cuticle)之下并分泌表皮;表皮由较厚的原表皮(procuticle)及其上较薄的上表皮(epicuticle) 组成,皮细胞层与表皮一起构成体壁(integument)这一昆虫活组织的外壳。

———————《昆虫学概论》第三版 P19


我知道你晕乎,来来来,请看图




The insect integument. Let’s call this meso-level hierarchy. The integument is comprised of an epidermal cell layer and cuticle, all on top of basement membrane. (Drawing by Marianne Alleyne)

https://insectsdiditfirst.com/2014/01/17/the-insect-cuticle-2-hierarchical-structure/


灰色部分是华丽丽的表皮(Cuticle)!

绿色小格子当然就是一个一个细胞啦(皮细胞层epidermis),灰灰的部分就是细胞分泌出来的呦,厉害了,必须给赞一个!

薄薄的红色代表着有选择通透性的底膜(basement membrane)。

赶紧来复习一下:

体壁(integument)=底膜(basement membrane)+皮细胞层(epidermis)+表皮层(cuticle)

这就是传说中的《三三》之第一三。



在看表皮(Cuticle)的细节图之前,小编诚邀各位来复习一下英文单词的前缀们:

Epi-      在...上,在...周围,在...后面

Exo-     外部的,外面

Endo-  内部

OK,现在终于可以愉快地阅图了。

也就是说,表皮(cuticle)=内表皮(endocuticle)+外表皮(exocuticle)+上表皮(epicuticle)

没错这就是《三三》中的第二个三。



再来看教材

上表皮不能伸展,也无支持功能;支持作用由位于其下的最先分泌的含几丁质的原表皮承担。原表皮由于外部骨化又分化为较厚的内表皮(endocuticle)与其外的较薄的外表皮(exocuticle);原表皮厚度在0.5-10微米之间,主要由几丁质与蛋白质组成。

———————《昆虫学概论》第三版 P19

简单来说就是:


上表皮负责华丽

原表皮负责弹力

华丽丽的上表皮(epicuticle)又可以分为三层

表皮质层(cuticllin layer)+蜡层(wax layer)+护蜡层(cement layer)

终于把《三三》说完了,真希望考研的时候,你还能记得。



著名的结构色就是发生在上表皮,快来看看书上是怎么说的。

结构色(structural colour)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、衍射或干涉而产生的各种颜色。

———————《普通昆虫学》第二版



而负责弹力的原表皮,则含有一种大名鼎鼎的物质,叫做——几丁质(Chitin)


先看教材:

昆虫表皮好似一种多聚体的网络,其中几丁质以纤维丝状存在,借共价键和非共价键与其周围的蛋白质或其他物质相联结。

——————《普通昆虫学》第二版

什么都不说了,还是上图吧

(图片及注释均来自网络)

https://insectsdiditfirst.com/2014/01/17/the-insect-cuticle-2-hierarchical-structure/


Nanofibrils are created when groups of chitin molecules link by way of hydrogen bonds and are wrapped in protein.

Nanofibrils cluster together to form chitin-protein fibers.

Chitin-protein fibers are woven into a matrix.

The helicoidal stacking of chitin-protein layers (matrix) creates a twisted arrangement. This creates an arching pattern in the cuticle as a whole. (Here layers were created by stacking sushi mats in a twisted manner. Pictures by Marianne Alleyne)


真心感谢Marianne Alleyne女士,这简直不能再清楚了!

Marianne Alleyne (Picture by @RussCreech)


复习时间:


《三三》

体壁(integument)

底膜(basement membrane)

皮细胞层(epidermis)

表皮层(cuticle)

表皮(cuticle)

内表皮(endocuticle)

外表皮(exocuticle)

上表皮(epicuticle)

上表皮(epicuticle)

表皮质层(cuticulin layer)

蜡层(wax layer)

护蜡层(cement layer)



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