昆蟲的消化系統(tǒng)

關(guān)于昆蟲的消化系統(tǒng)第1頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五前言

昆蟲的消化系統(tǒng)包括一根由口到肛門，縱貫于血腔中央的消化道，以及與消化有關(guān)的唾腺。動物進(jìn)入食物后有三個工序：第2頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五1、物理加工：大物質(zhì)→小物質(zhì)，暫時貯存。前腸：磨碎（口腔，前胃）貯存（嗉囊）2、化學(xué)加工：大分子→小分子，可溶性物質(zhì)。消化吸收過程，都由中腸完成。3、排殘（排遺）：由后腸完成。第3頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五主要內(nèi)容消化道的一般構(gòu)造和機(jī)能唾腺昆蟲消化道的變異消化與吸收昆蟲的營養(yǎng)生理擇食過程及其影響因子第4頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五1.消化道的一般構(gòu)造和機(jī)能昆蟲的消化道，主要是攝取、運送、消化食物以及吸收營養(yǎng)物質(zhì)，此外，還具有控制水分平衡和排泌作用的特殊功能。各種昆蟲由于取食方式和取食種類的不同，其消化道常發(fā)生不同程度的變異。第5頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五昆蟲的消化道根據(jù)其發(fā)生的來源和機(jī)能不同，可分為前腸、中腸和后腸。昆蟲消化道的一般構(gòu)造第6頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五1.1前腸的組織、區(qū)分和機(jī)能來源與構(gòu)造

由于前腸是由外胚層內(nèi)陷而成，因此在組織上與體壁相似，由內(nèi)向外可區(qū)分為6層，即內(nèi)膜、腸壁細(xì)胞層、底膜、縱肌、環(huán)肌及圍膜。特點：1.內(nèi)膜相當(dāng)于體壁的表皮層，比較厚，其表面生有短毛或小刺，在前胃部分特化成齒狀或板狀突起，可磨碎食物。內(nèi)膜一般對消化產(chǎn)物及消化酶等都表現(xiàn)不滲透性，所以前腸沒有吸收功能。2.肌肉發(fā)達(dá)。第7頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五組成

前腸從口開始，經(jīng)由咽喉、食道、嗉囊，終止于前胃，而以向后伸入中腸的賁門瓣與中腸為界。

（1）咽喉

在口之后，位于額神經(jīng)節(jié)后方，背面有起源于額區(qū)或后唇基的咽喉背擴(kuò)肌。在咀嚼式口器中，咽喉僅是食物的通道，但在刺吸式口器昆蟲如吸血的雌蚊中，咽喉上附著的強(qiáng)大擴(kuò)肌特化成咽喉唧筒，吸食時，與食竇唧筒交替伸縮將血液抽吸入食道。第8頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（2）食道

是咽喉后面的狹長管，可以直接伸入中腸或終止于前胃，僅是食物的通道。（3）嗉囊

是食道后面的膨大部分，有的昆蟲其嗉囊是消化道后端突出的一個圓球形支囊。嗉囊是暫時貯藏食物的場所。第9頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

直翅目昆蟲取食時，唾液腺分泌的唾液即與食物一同吞入前腸，中腸分泌的消化液也可倒輸入前腸，這樣嗉囊就成為進(jìn)行部分消化作用的場所。在蜜蜂中，花蜜和唾腺分泌的酶在嗉囊中混合轉(zhuǎn)變成蜂蜜，因而嗉囊又稱為蜜胃。嗉囊對水溶液沒有滲透性，但橄欖油能通過蜚蠊的嗉囊壁，因而蜚蠊取食脂肪后，部分脂肪可被吸收。第10頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

（4）前胃

位于前腸的后端，常特化成多種形狀。其原始型僅為狹長的管道，并略微伸入中腸的前端形成賁門瓣。但在取食固體食物的昆蟲中，前胃常很發(fā)達(dá)，并在外面包圍有強(qiáng)壯的肌肉層，內(nèi)壁則有由內(nèi)膜特化形成的齒狀或板狀突起。前胃除有磨碎食物的功能外，還可以作為調(diào)節(jié)食物進(jìn)入中腸的活瓣并兼有過濾作用。第11頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（5）賁門瓣

位于前胃的后端，由前腸末端的腸壁向中腸前端內(nèi)褶而成，一般呈筒狀或漏斗形，主要功能是使食物可以從前腸直接輸入到中腸的腸腔，而不與胃盲囊接觸，阻止中腸內(nèi)食物倒流入前腸。賁門瓣是前腸與中腸的分界。前腸的主要功能是攝食、吞咽、磨碎和暫時貯藏食物。前腸的功能第12頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五來源：內(nèi)胚層1.2中腸的來源、構(gòu)造和功能

中腸是分泌消化酶、消化食物和吸收養(yǎng)分的主要部位。一般昆蟲的中腸壁呈管狀，前端緊接前胃，后端以馬氏管著生處與后腸分界。第13頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五中腸在組織上也分為6層，由內(nèi)向外分別為：圍食膜、腸壁細(xì)胞層、底膜、環(huán)肌、縱肌和圍膜。特點：中腸組織與前腸的不同之處在于：（1）無完整的內(nèi)膜，只有圍食膜。（2）腸壁細(xì)胞層較厚且分化。（3）肌肉層較薄，層次相反。這些特點有利于消化吸收的功能。組織構(gòu)造第14頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（1）圍食膜

中腸的圍食膜與前腸的不同。其功能有保護(hù)中腸腸壁細(xì)胞免受食物和微生物損害的作用，并有顯著的選擇性穿透功能。對消化酶和已消化的食物成分是可以通過的，但食物中未消化的蛋白質(zhì)和碳水化合物則不能通過。此外，圍食膜還具有保存消化液的功能。第15頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（2）胃盲囊

在中腸前端，腸壁細(xì)胞向外突出，形成囊狀或管狀的構(gòu)造，一般2-6個。如蝗蟲6個，螻蛄2個。有的昆蟲沒有。如果有，胃盲囊的著生位置可作為中腸與前腸的分界。

胃盲囊主要功能：（1）增加中腸的消化吸收面積；加強(qiáng)中腸分泌消化液。（2）有的昆蟲胃盲囊特化，失去上述功能。如天牛，吃木屑（粗纖維），難消化，但有一些微生物與天牛共生，微生物的繁殖場所在胃盲囊內(nèi)。第16頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五中腸的超微結(jié)構(gòu)

從超微結(jié)構(gòu)看，組成中腸的細(xì)胞有4類：即柱狀細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、再生細(xì)胞和內(nèi)分泌細(xì)胞。中腸的功能

中腸的主要功能是分泌消化液、消化食物和吸收養(yǎng)分。

第17頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五1.3后腸的組織和功能組織構(gòu)造來源：外胚層

后腸的組織結(jié)構(gòu)與前腸相似，只是肌肉的層次排列同中腸的相似，即環(huán)肌在內(nèi)，縱肌在外，除直腸墊細(xì)胞外，大多數(shù)腸壁細(xì)胞都比較扁平。與前腸的區(qū)別：內(nèi)膜比前腸的薄，易被水分和無機(jī)鹽滲透；肌肉的層次排列同中腸的相似。第18頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五組成

在后腸的前端與中腸的交界處，著生有開口進(jìn)入腸腔的馬氏管，在馬氏管開口的前方，常有突入腸腔內(nèi)的幽門瓣。幽門瓣有控制中腸內(nèi)消化殘渣進(jìn)入回腸的功能，當(dāng)幽門瓣關(guān)閉時，僅有馬氏管的排泄物進(jìn)入后腸。后腸一般分為回腸、結(jié)腸和直腸3個部分。第19頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

在回腸與直腸的交界處，有一圈由扮狀物形成的直腸瓣，以調(diào)節(jié)殘渣進(jìn)入直腸。許多昆蟲的直腸常特化成卵圓形或有長形的墊狀內(nèi)壁或圓錐狀突起，稱直腸墊。墊上的內(nèi)膜特別薄，主要功能是吸回殘渣中的水分和無機(jī)鹽類。第20頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五后腸的功能（1）排殘（排遺），并參與排泄作用。（2）吸收功能?？梢曰厥諝堅械乃盃I養(yǎng)物質(zhì)?？梢曰厥沾x水。

第21頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五2.唾腺由外胚層內(nèi)陷形成的一類多細(xì)胞腺體，開口于口腔中。按開口的位置，可以區(qū)分為上顎腺、下顎腺和下唇腺3類。以下唇腺最常見。

鱗翅目和葉蜂等的幼蟲，下唇腺轉(zhuǎn)變成絲腺，上顎腺則代替唾腺的作用。昆蟲唾腺的主要功能是分泌唾液。第22頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五潤滑口器。溶解食物和分泌消化酶。昆蟲分泌消化酶的種類與食物有關(guān)，肉食性昆蟲的唾液中含有蛋白酶和脂肪酶；取食花粉的只有蔗糖酶；取食種子的含有脂肪酶；吸血昆蟲的唾液中則含有阻止血液凝固的抗凝劑。不同的昆蟲有特殊的功能，例如：蚜蟲，傳毒。蚊子，抗血素（吸血時使血不凝固）。胡蜂，加固劑。有些昆蟲的唾液里含有外激素。唾液的主要功能：第23頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五3.昆蟲消化道的變異取食固體食物的昆蟲取食液體食物的昆蟲1.形態(tài)：短而粗細(xì)而長2.前腸：咽喉不發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)，唧筒

食道不發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)

嗉囊發(fā)達(dá)沒有

前胃很發(fā)達(dá)，突起變成刺沒有3．中腸：短的直筒細(xì)而長

圍食膜發(fā)達(dá)無

胃盲囊有無，中腸特化為濾室（同翅目昆蟲）;中腸的前后端和后腸的前端包埋在一個結(jié)締組織組成的膜內(nèi)。4．后腸：直腸墊發(fā)達(dá)無第24頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.消化與吸收

昆蟲的食物范圍非常廣泛，從腐爛的有機(jī)質(zhì)、尸體、動植物組織以及她們的汁液和花蜜，一直到一般認(rèn)為很難消化的毛發(fā)和蠟質(zhì)等，昆蟲對食物的適應(yīng)性，表現(xiàn)在消化道的形態(tài)結(jié)構(gòu)、對食物的消化能力和營養(yǎng)利用3方面。第25頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.1昆蟲的消化作用

腸外消化

昆蟲的消化作用分為腸外消化和腸內(nèi)消化兩種方式。

昆蟲在取食前先將唾液或消化液注入寄主體內(nèi)，當(dāng)寄主組織溶解后，再吸回腸內(nèi)的過程，稱為腸外消化。腸外消化常見于具刺吸式口器和肉食性的昆蟲中。第26頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

吸食植物汁液的昆蟲，依靠唾液中的多種酶類，進(jìn)行腸外消化。如植食性半翅目昆蟲，唾液中含有低聚糖酶，能夠使初步消化食物中的低聚糖，然后吸入腸內(nèi)做進(jìn)一步消化。吮吸韌皮部汁液的昆蟲，唾液中含有糖酶；取食葉肉和種子的含有蛋白酶和酯酶。

捕食性的昆蟲，如龍虱幼蟲沒有唾液，依靠消化液中的酶類進(jìn)行腸外消化，它通過上顎將消化液注射到獵物體內(nèi)，短時間內(nèi)獵物的組織即被消化，再由口針進(jìn)行吸取。進(jìn)行類似消化方式的還見于蟻蛉、草蛉、食蚜蠅、熒甲、步甲和虎甲等類昆蟲的幼蟲。第27頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

腸外消化還有一些特殊例子，如鱗翅目成蟲羽化時，由口腔分泌強(qiáng)堿性的消化液，這種消化液能軟化絲繭；綠蠅和麗蠅幼蟲的排泄物中含有蛋白酶，能使所要取食的肉類部分消化，供其食用。第28頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

腸內(nèi)消化

昆蟲消化食物主要發(fā)生在中腸內(nèi)，在某些昆蟲中，腸道內(nèi)的共生菌也參與部分消化作用。（1）糖類

昆蟲一般不能吸收食物中的多糖和雙糖，只有分解為單糖才能被吸收利用。食物中的雙糖主要有麥芽糖、海藻糖和蔗糖。由α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶分解。淀粉和纖維素可在多種酶的作用下逐漸分解為單糖。第29頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（2）蛋白質(zhì)

昆蟲將蛋白質(zhì)消化成為蛋白肽和多肽后，才能被腸壁細(xì)胞吸收。在細(xì)胞內(nèi)肽酶的作用下，還能進(jìn)一步水解成氨基酸。消化蛋白質(zhì)依靠唾液與消化液中的肽鏈內(nèi)切酶，這些酶與哺乳動物的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶極為相似，通常稱為類胰蛋白酶，它的結(jié)構(gòu)中所含的—S—S鍵較少。第30頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

（3）脂類

昆蟲對脂類的消化吸收，由于脂類組分比較復(fù)雜，因此方式多樣。甾醇類不經(jīng)消化就能吸收，甘油三酯需要經(jīng)過酶的作用，分解成為較小分子的甘油單酯和游離脂肪酸，才能被吸收。在昆蟲消化道內(nèi)，還含有裂解長鏈脂肪酸甘油酯和短鏈脂肪甘油酯的兩種酯酶，以及消化磷酸酯的磷酸酯酶。第31頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五

消化脂類的一個特殊例子是一種蠟螟幼蟲，它能消化含脂、脂肪酸和烴類的蜂蠟。很多昆蟲體內(nèi)，共生菌對食物內(nèi)的酯和脂肪酸的消化具有重要意義。第32頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.2影響消化酶活性的因素

對150多種（12個目）昆蟲中腸消化液進(jìn)行分析，多數(shù)昆蟲的消化液PH值=6-8，較穩(wěn)定。胃毒劑被中腸吸收，不能被中腸解毒、離解。蘇云金桿菌的毒蛋白的釋放一定要在堿性條件下，鱗翅目幼蟲的消化液PH值就是8，所以效果較好。昆蟲消化酶活性受腸道PH值和氧化還原電位的影響。第33頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.3營養(yǎng)物質(zhì)的吸收

昆蟲對營養(yǎng)物質(zhì)是的吸收主要發(fā)生在中腸前部和胃盲囊中，也有在直腸部分，有主動吸收和被動吸收兩種，隨著吸收作用的進(jìn)行，營養(yǎng)物質(zhì)通過腸壁細(xì)胞進(jìn)入血淋巴中。第34頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五糖類物質(zhì)的吸收

當(dāng)雙糖和多糖水解成葡萄糖后，葡萄糖按濃度梯度從腸腔向血腔擴(kuò)散，并迅速進(jìn)入中腸周圍的脂肪體，轉(zhuǎn)化為海藻糖，從而降低血液中的葡萄糖濃度。此外，昆蟲還能通過吸收腸腔內(nèi)水分來提高腸腔內(nèi)葡萄糖的濃度，或?qū)⒀褐械钠咸烟寝D(zhuǎn)化為蔗糖或糖元，以保證葡萄糖從腸腔到血腔的濃度梯度，促進(jìn)葡萄糖向血腔的擴(kuò)散。但在蜜蜂等少數(shù)昆蟲中，葡萄糖在血液中濃度很高，從消化道進(jìn)入血腔與主動運輸有關(guān)。第35頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五蛋白質(zhì)和氨基酸的吸收

蛋白質(zhì)通常先被消化成分子量較小的肽，再被中腸細(xì)胞吸收，進(jìn)而在細(xì)胞內(nèi)分解成氨基酸，有的則在腸腔內(nèi)直接分解成氨基酸后再吸收。氨基酸的吸收與中腸水的吸收有關(guān)，一般認(rèn)為從高濃度的腸腔向低濃度的血腔中擴(kuò)散。第36頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五脂類的吸收

食物中的脂類，大多是甘油三酯，在腸腔內(nèi)被水解成游離脂肪酸、甘油二酯和甘油單酯。甘油二酯通過腸壁細(xì)胞進(jìn)入血腔，并以甘油三酯形式貯存在脂肪體內(nèi)，當(dāng)需要的時候，又能以甘油二酯、甘油三酯、酯和甾醇等形式從脂肪體中釋入血腔中。膽甾醇類化合物，一般不需改變形式，就能被昆蟲的中腸直接吸收，植食性昆蟲能將植物甾醇轉(zhuǎn)化為膽甾醇后再吸收。脂類的吸收和控制機(jī)制與糖類的相似。第37頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.4腸液流動循環(huán)理論Berridge（1969）提出營養(yǎng)物質(zhì)和排泄物質(zhì)的液流循環(huán)理論，包括：

(1)中腸細(xì)胞的分泌循環(huán)

(2)胃盲囊的吸收循環(huán)

(3)直腸墊的吸收循環(huán)

(4)馬氏管的排泄循環(huán)第38頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五4.5營養(yǎng)物質(zhì)的利用

食物通過消化作用后，一部分變成可吸收的養(yǎng)分；另一部分則不能吸收而排出體外，可消化吸收的部分與消耗食物的比值，稱消化系數(shù)。昆蟲取食不同的食物，其消化系數(shù)不同，消化系數(shù)大的營養(yǎng)價值高，但食物的營養(yǎng)價值還應(yīng)以食物的轉(zhuǎn)化率來衡量。一般認(rèn)為，蟲體轉(zhuǎn)化食物為體軀物質(zhì)及能量的效率取決于食物中營養(yǎng)物質(zhì)的含量的比率，如果一種食物中缺乏某些營養(yǎng)物質(zhì)，則將浪費更多養(yǎng)料，造成轉(zhuǎn)化率的降低。第39頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（消耗食物干質(zhì)量-排泄物干質(zhì)量）消耗食物干質(zhì)量Χ100%消化系數(shù)=昆蟲增加的體重（干質(zhì)量）消耗的食物質(zhì)量（干質(zhì)量）Χ100%食物轉(zhuǎn)化率=第40頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五5.昆蟲的營養(yǎng)生理

昆蟲的營養(yǎng)與它的取食習(xí)性、體內(nèi)消化酶系的特點以及自身生物合成能力有關(guān)，此外，許多昆蟲還與微生物如原生動物、細(xì)菌、真菌等建立共生關(guān)系，這對昆蟲消化特殊食物，供應(yīng)維生素進(jìn)行中間代謝有重要意義。第41頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五昆蟲的營養(yǎng)需要一類是用來建造身體和能量來源的多種有機(jī)物與無機(jī)物；另一類是用來調(diào)節(jié)生理功能的輔助物質(zhì)或附加物質(zhì)，一般說來沒有營養(yǎng)價值；第3類是決定某些昆蟲選擇食物或刺激取食的激食要素。對昆蟲生長發(fā)育和生命活動比較重要的營養(yǎng)物質(zhì)有蛋白質(zhì)、糖類、脂類、甾醇、維生素、無機(jī)鹽和水。

昆蟲所需的營養(yǎng)物質(zhì)，按其生理作用與功能，可分為3類：第42頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五人工飼料

人工飼料指昆蟲所取食的不是天然飼料食物。人工飼料的成分是根據(jù)不同昆蟲生長發(fā)育所需營養(yǎng)物質(zhì)配合而成。包括糖類、脂肪、維生素、無機(jī)鹽、填充劑及防腐劑構(gòu)成。隨著昆蟲生理、昆蟲毒理、昆蟲病理、輻射不育、化學(xué)不育、天敵釋放等害蟲防治新技術(shù)的研究與實施，需要供應(yīng)億萬頭生理標(biāo)準(zhǔn)相同的試蟲，這就促使了人工飼料的迅速發(fā)展，人工飼料現(xiàn)已成為昆蟲研究及害蟲防治新技術(shù)的基本技術(shù)之一。第43頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五6.擇食過程及其影響因子

昆蟲在形態(tài)、生理、生態(tài)和行為方面的特化，大多與搜集和利用食物有關(guān)，它包括一系列的行為程序，如定向、趨性以及對食物的辨認(rèn)和取食等。第44頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五6.1擇食過程

對某些昆蟲來說幼蟲孵化時就很容易發(fā)現(xiàn)食物，因為她們的親代在產(chǎn)卵時就選擇了富有食物的場所。許多植食性昆蟲的雌蟲，把卵產(chǎn)在幼蟲的飼料作物上；腐生和寄生昆蟲常常把卵產(chǎn)在腐屑或合適的寄主體內(nèi)；某些土棲和社會性昆蟲則把卵產(chǎn)在他們“采集”的個體上，使幼蟲獲得豐盛的食物和隱蔽的場所。但對于大多數(shù)昆蟲來說仍需借助視覺、嗅覺和味覺來尋找食物。第45頁，共52頁，2022年，5月20日，0點28分，星期五（1）視覺判斷蝶類、蜂類以及蚜蟲和粉虱對寄主的顏色都有明顯的反應(yīng)。多食性的溫室白粉虱常常根據(jù)葉片顏色，聚集到寄主上；舌蠅和虻除對寄主的氣味和釋放的二氧化碳有反應(yīng)外，還被寄主的形狀和移動的形象所吸引；在許多捕食性昆蟲中，能靠視覺窺測和捕捉獵物，準(zhǔn)確判定她們的距離和位置，甚至能瞄準(zhǔn)正在移動或下行的對象，如蜻蜓捕捉飛行中的蚊子，完全依靠視覺判斷，而且命中率很高。

視覺在昆蟲的擇食過程中，幫助他們