stringtranslate.com

Гемолимфа

Сбор гемолимфы у рабочей пчелы.
У кузнечика открытая система кровообращения , в которой гемолимфа движется через взаимосвязанные синусы или гемоцели, пространства, окружающие органы.
Выше представлена ​​схема открытой кровеносной системы. Открытая система кровообращения состоит из сердца, сосудов и гемолимфы. На этой схеме показано, как гемолимфа циркулирует по телу кузнечика. Гемолимфа сначала перекачивается через сердце в аорту, рассеивается в голове и по гемоцелю, затем обратно через отверстия, расположенные в сердце, где процесс повторяется.

Гемолимфа , или гемолимфа , — это жидкость, аналогичная крови у позвоночных , которая циркулирует во внутренней части тела членистоногих (беспозвоночных), оставаясь в непосредственном контакте с тканями животного. Он состоит из жидкой плазмы, в которой взвешены клетки гемолимфы, называемые гемоцитами . Помимо гемоцитов, плазма также содержит множество химических веществ. Это основной тип ткани открытой кровеносной системы, характерный для членистоногих (например, паукообразных , ракообразных и насекомых ). [1] [2] Кроме того, некоторые нечленистоногие, такие как моллюски, обладают гемолимфатической системой кровообращения.

Долгое время считалось, что системы транспортировки кислорода у насекомых не нужны, но в гемолимфе был обнаружен наследственный и функциональный гемоцианин . [3] «Кровь» насекомых обычно не несет гемоглобина , хотя вместо этого гемоглобин может присутствовать в трахейной системе и играть некоторую роль в дыхании. [4]

Способ транспортировки

У кузнечика закрытый участок системы состоит из трубчатого сердца и аорты, идущей вдоль спинной стороны насекомого. Сердце перекачивает гемолимфу в синусы гемоцеля, где происходит обмен веществ. Объем гемолимфы, необходимый для такой системы, сводится к минимуму за счет уменьшения размера полости тела. Гемоцель разделен на камеры, называемые синусами.

Координированные движения мышц тела постепенно возвращают гемолимфу обратно в дорсальный синус, окружающий сердце. Между сокращениями крошечные клапаны в стенке сердца открываются и пропускают гемолимфу. Гемолимфа заполняет всю внутреннюю часть ( гемоцель ) тела животного и окружает все клетки. Он содержит гемоцианин , белок на основе меди , который становится синим при насыщении кислородом, вместо гемоглобина на основе железа в эритроцитах , обнаруженного у позвоночных, что придает гемолимфе сине-зеленый цвет, а не красный цвет крови позвоночных. При отсутствии кислорода гемолимфа быстро теряет свой цвет и становится серой.

Гемолимфа низших членистоногих, включая большинство насекомых , не используется для транспорта кислорода, поскольку эти животные дышат другими способами, например трахеей, но она содержит питательные вещества, такие как белки и сахара. Мышечные движения животного во время передвижения могут способствовать движению гемолимфы, но перенаправление потока из одной области в другую ограничено. Когда сердце расслабляется, гемолимфа возвращается к сердцу через открытые поры, называемые отверстиями. [5] Обратите внимание, что термин «остия» не относится только к циркуляции насекомых; буквально означает «двери» или «отверстия», и его следует понимать в контексте.

Составляющие

Гемолимфа может содержать нуклеирующие агенты, которые обеспечивают дополнительную защиту клеток от замерзания. Такие зародышеобразователи были обнаружены в гемолимфе насекомых нескольких отрядов: жесткокрылых (жуков), двукрылых (мух) и перепончатокрылых . [6]

Неорганический

Гемолимфа состоит из воды , неорганических солей (в основном натрия , хлора , калия , магния и кальция ) и органических соединений (в основном углеводов , белков и липидов ). Первичной молекулой-переносчиком кислорода является гемоцианин . [7] [3]

Аминокислоты

Гемолимфа членистоногих содержит большое количество свободных аминокислот. Большинство аминокислот присутствует, но их относительная концентрация варьируется от вида к виду. Концентрация аминокислот также варьируется в зависимости от стадии развития членистоногих. Примером этого является тутовый шелкопряд и его потребность в глицине при производстве шелка. [8]

Белки

Количество белков, присутствующих в гемолимфе, меняется в ходе развития. Эти белки классифицируются по их функциям: белки цветности, ингибиторы протеаз, запасания, транспорта липидов, ферменты, вителлогенины и те, которые участвуют в иммунных реакциях членистоногих. Некоторые гемолимфические белки включают в свою структуру углеводы и липиды. [9]

Другие органические компоненты

Конечные продукты азотистого обмена присутствуют в гемолимфе в низких концентрациях. К ним относятся аммиак , аллантоин , мочевая кислота и мочевина . Присутствуют гормоны членистоногих , особенно ювенильный гормон. Трегалоза может присутствовать, иногда в больших количествах, вместе с глюкозой . Этот уровень сахара поддерживается под контролем гормонов. Могут присутствовать и другие углеводы . К ним относятся инозитол , сахарный спирт , гексозамины, маннит , глицерин и те компоненты, которые являются предшественниками хитина . [1]

Свободные липиды присутствуют и используются в качестве топлива для полета. [10]

гемоциты

Внутри гемолимфы имеются свободно плавающие клетки — гемоциты . Они играют роль в иммунной системе членистоногих . Иммунная система находится в гемолимфе.

Сравнение с позвоночными

Эта открытая система может показаться неэффективной по сравнению с закрытыми системами кровообращения позвоночных , но к этим двум системам предъявляются совершенно разные требования. У позвоночных система кровообращения отвечает за транспортировку кислорода ко всем тканям и удаление из них углекислого газа. Именно это требование устанавливает уровень производительности, требуемый от системы. Эффективность системы позвоночных значительно превышает необходимую для транспортировки питательных веществ, гормонов и т. д., тогда как у насекомых обмен кислорода и углекислого газа происходит в трахейной системе . У большинства насекомых гемолимфа в этом процессе не играет никакой роли. Лишь у некоторых насекомых, живущих в среде с низким содержанием кислорода, имеются молекулы, подобные гемоглобину, которые связывают кислород и транспортируют его к тканям. Поэтому требования, предъявляемые к системе, значительно ниже. Однако некоторые членистоногие и большинство моллюсков обладают медьсодержащим гемоцианином для транспорта кислорода. [ нужна цитата ]

Специалист использует

У некоторых видов гемолимфа используется не только в качестве аналога крови. По мере роста насекомого или паукообразного гемолимфа работает как гидравлическая система, позволяя насекомому или паукообразному расширять сегменты до того, как они склеротизируются . Его также можно использовать гидравлически в качестве средства содействия движению, например, при передвижении паукообразных . Некоторые виды насекомых или паукообразных способны кровоточить при нападении хищников. [11] Королевы муравьев рода Leptanilla питаются гемолимфой, вырабатываемой личинками . [12] С другой стороны, Pemphigus spyrothecae использует гемолимфу в качестве клея, позволяя этому виду прилипать к хищникам и впоследствии атаковать хищника; Было обнаружено, что у более крупных хищников после победы над хищником прилипало больше тли.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Чепмен 1998, с.  [ нужна страница ] .
  2. ^ Вятт, GR (1961). «Биохимия гемолимфы насекомых». Ежегодный обзор энтомологии . 6 : 75–102. doi : 10.1146/annurev.en.06.010161.000451. S2CID  218693.
  3. ^ аб Хагнер-Холлер, Силке; Шен, Аксель; Эркер, Вольфганг; Марден, Джеймс Х.; Рупрехт, Райнер; Декер, Хайнц; Бурместер, Торстен (20 января 2004 г.). «Респираторный гемоцианин насекомого». Труды Национальной академии наук . 101 (3): 871–874. Бибкод : 2004PNAS..101..871H. дои : 10.1073/pnas.0305872101 . ISSN  0027-8424. ПМК 321773 . ПМИД  14715904. 
  4. ^ Ханкельн, Томас; Йенике, Вивиан; Кигер, Лоран; Девильд, Сильвия; Унгерехтс, Гай; Шмидт, Марк; Урбан, Иоахим; Марден, Майкл С.; Моэнс, Люк; Бурместер, Торстен (4 июня 2002 г.). «Характеристика гемоглобина дрозофилы». Журнал биологической химии . 277 (32): 29012–29017. дои : 10.1074/jbc.m204009200 . ISSN  0021-9258. ПМИД  12048208.
  5. ^ Ричардс, Огайо; Дэвис, Р.Г. (1977). Общий учебник энтомологии Иммса: Том 1: Структура, физиология и развитие. Том 2: Классификация и биология . Берлин: Шпрингер. ISBN 0-412-61390-5.
  6. ^ Захариассен, Карл Эрик; Бауст, Джон Г.; Ли, Ричард Э. (1982). «Метод количественного определения зародышеобразователей льда в гемолимфе насекомых». Криобиология . 19 (2): 180–4. дои : 10.1016/0011-2240(82)90139-0. ПМИД  7083885.
  7. ^ Сеятели, AD; Янг, СП; Гроселл, М.; Брауди, CL; Томассо, младший (2006). «Осмоляльность гемолимфы и концентрация катионов у Litopenaeus vannamei во время воздействия искусственной морской соли или раствора смешанных ионов: связь с потоком калия». Сравнительная биохимия и физиология. Часть A: Молекулярная и интегративная физиология . 145 (2): 176–80. дои : 10.1016/j.cbpa.2006.06.008. ПМИД  16861020.
  8. ^ Чепмен 1998, с. 108.
  9. ^ Чепмен 1998, с. 111.
  10. ^ Чепмен 1998, с. 114.
  11. ^ Бейтман, PW; Флеминг, Пенсильвания (2009). «Будет кровь: аутокровоизлияние как часть защитного репертуара насекомого». Журнал зоологии . 278 (4): 342–8. дои : 10.1111/j.1469-7998.2009.00582.x.
  12. ^ Род Leptanilla Австралийские муравьи в Интернете

Источники

Внешние ссылки