第6章 呼吸系統(tǒng)課件

第六章昆蟲的呼吸系統(tǒng)

昆蟲的呼吸系統(tǒng)（respiratorysystem）是由外胚層內(nèi)陷形成的管狀氣管系統(tǒng)（trachealsystem）組成的。以氣管進(jìn)行呼吸是昆蟲及其它許多節(jié)肢動物的重要生理特征。

昆蟲的呼吸作用包括氧的吸入和二氧化碳的排除，以及氧與基質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生能量的過程。前一過程是指蟲體與外界進(jìn)行氣體交換的物理過程；后一過程是指代謝組織利用氧分解能源化合物產(chǎn)生能量的生物化學(xué)過程，又稱細(xì)胞呼吸。

第6章呼吸系統(tǒng)第一節(jié)昆蟲的呼吸方式體壁呼吸：如彈尾目。氣管鰓呼吸：如蜉蝣氣管鰓、蜻蜓直腸鰓。氣泡和氣膜呼吸：如龍虱。氣門和氣管呼吸：大多數(shù)陸棲昆蟲。寄生性昆蟲的呼吸：如小蜂、寄生蠅。

由于昆蟲體軀結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性不同，其呼吸方式也就不同，但主要呼吸方式是氣管呼吸。常見的呼吸方式有：氣管鰓直腸呼吸鰓肛門水流AB

Ａ.蜉蝣的氣管鰓Ｂ.蜻蜓的直腸鰓

第6章呼吸系統(tǒng)第二節(jié)氣管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

從解剖學(xué)角度看，氣管系統(tǒng)由外向內(nèi)主要由由氣門、氣管、微氣管等組成。

氣門——?dú)夤茉谙x體兩側(cè)體壁上的開口。

氣管——分粗細(xì)不等的主氣管、支氣管。

氣囊——?dú)夤艿木植颗虼蟛糠帧?/p>

微氣管——?dú)夤芊种┒松烊虢M織的微細(xì)盲管。2.1氣管系統(tǒng)的組成

對占絕大多數(shù)昆蟲種類的陸生昆蟲來說，其呼吸系統(tǒng)亦即氣管系統(tǒng)。第6章呼吸系統(tǒng)2.2氣門——?dú)忾T的分布【多氣門型】

全氣門式——具10對有效氣門，在中、后胸上各1對，腹部第1～8節(jié)各1對。如蝗蟲。

周氣門式——具9對有效氣門，即中胸1對，腹部第1～8節(jié)各1對。如鱗翅目幼蟲。

半氣門式——具8對有效氣門，即中胸1對，腹部第1～7節(jié)各1對。如蕈蚊科幼蟲。

第6章呼吸系統(tǒng)【寡氣門型】【無氣門型】

兩端氣門式——具2對有效氣門，分別位于前胸和第8腹節(jié)上。如蠅科幼蟲。

后氣門式——僅具1對有效氣門，位于腹部最末一個(gè)體節(jié)上。如蚊科幼蟲。

前氣門式——僅具1對有效氣門，位于前胸上。如蚊科的蛹。

無有效氣門或雖有氣門但已封閉。如搖蚊科幼蟲和部分營內(nèi)寄生昆蟲的幼蟲。第6章呼吸系統(tǒng)

結(jié)構(gòu):

唇瓣、垂葉和閉肌。

開閉：閉肌收縮時(shí)，垂葉向下拉，兩唇瓣閉合，氣門關(guān)閉；閉肌松馳時(shí)，兩唇瓣張開，氣門開啟。

結(jié)構(gòu)：篩板、閉弓、閉帶、閉桿、閉肌

和開肌。

開閉：閉肌收縮時(shí)，閉弓牽動閉帶推向?qū)γ?，將氣管口關(guān)閉；閉肌松馳時(shí)，由于閉弓的彈性或開肌收縮，將閉帶拉回，而使氣管開放。——?dú)忾T的構(gòu)造和類型【外閉式氣門】【內(nèi)閉式氣門】2.2氣門第6章呼吸系統(tǒng)

【組織結(jié)構(gòu)】

由外胚層內(nèi)陷形成，因而與體壁構(gòu)造相同、但層次相反。由外向內(nèi)由底膜、管壁細(xì)胞和內(nèi)膜組成。內(nèi)膜通常局部加厚形成螺旋絲，以增強(qiáng)氣管的韌性。

【構(gòu)造特點(diǎn)】

相當(dāng)于體壁表皮層的內(nèi)膜脫皮時(shí)作為“蛻”脫掉；內(nèi)膜因無蠟質(zhì)層存在，因而是蟲體失水的重要部位。

【功能】

氣體交換的通道；通風(fēng)作用。2.3氣管——?dú)夤艿慕M成及特點(diǎn)第6章呼吸系統(tǒng)——?dú)夤艿姆植己团帕械诙?jié)氣管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能消化道背膈背血管背板背氣管內(nèi)臟氣管氣門氣管腹氣管氣門腹神經(jīng)索腹膈腹板背血管背縱干側(cè)縱干消化道內(nèi)臟縱干腹縱干腹神經(jīng)索背縱干側(cè)縱干氣門內(nèi)臟縱干腹縱干【縱向排列】連接所有氣門氣管的側(cè)縱氣管干，連接背氣管的背縱氣管干，連接腹氣管的腹縱氣管干，連接內(nèi)臟氣管的內(nèi)臟縱氣管干。【橫向分布】伸向背面的背氣管，伸向腹面的腹氣管，伸向中央的內(nèi)臟氣管。2.3氣管第6章呼吸系統(tǒng)2.4微氣管和氣囊

微氣管是由氣管頂端的掌狀細(xì)胞發(fā)出的原生質(zhì)絲（直徑1微米以下）形成的盲管。微氣管的通透性很強(qiáng)，可深入到組織內(nèi)或細(xì)胞表面（象手指按壓氣球一樣），直接與代謝組織進(jìn)行氣體交換。

深入到肌肉中的微氣管肌肉支氣管端細(xì)胞液體柱部分空氣柱部分支氣管——微氣管第6章呼吸系統(tǒng)氣囊是氣管或支氣管局部膨大形成的囊狀構(gòu)造。質(zhì)薄而軟;無明顯的螺旋絲，可以借血壓的變化或體軀的伸縮而脹縮。主要功能是增加氣管內(nèi)的通風(fēng)作用;增加浮力;促進(jìn)血液循環(huán)。在飛翔力強(qiáng)的昆蟲中氣囊尤為發(fā)達(dá)。蜜蜂工蜂體內(nèi)發(fā)達(dá)的氣囊——?dú)饽业?章呼吸系統(tǒng)第三節(jié)氣管系統(tǒng)的呼吸機(jī)制

氣體交換包括大氣與氣管間、微氣管與代謝組織間的擴(kuò)散作用、氣管和氣囊的通風(fēng)作用和氣門開閉的調(diào)控作用。３.1氣體擴(kuò)散機(jī)制擴(kuò)散作用的部位：大氣氣管微氣管呼吸組織擴(kuò)散作用的機(jī)制：氣體分壓差：O2管外＞管內(nèi)

CO2管外＜管內(nèi)

滲透壓：微氣管的通透性及管內(nèi)液體與組織液滲透壓的變化第6章呼吸系統(tǒng)

昆蟲在劇烈運(yùn)動（如飛翔活動）時(shí)，體內(nèi)的代謝活動也十分旺盛，這時(shí)單靠擴(kuò)散作用不能滿足氧的供應(yīng)，因此必須借助氣囊的通風(fēng)作用來提高換氣運(yùn)動的效率。體軀的伸縮、血壓的變化等，都會引起氣囊的脹縮。

氣門的開閉起著調(diào)節(jié)氣體流量的作用。昆蟲在不同活動狀態(tài)下，氣門開啟與否以及開啟程度、開放時(shí)間是不同的。通常情況下，許多昆蟲多數(shù)體節(jié)上的氣門是關(guān)閉的，以減少體內(nèi)水分的散失；只有當(dāng)劇烈活動時(shí)才將氣門打開。３.２氣管通風(fēng)機(jī)制３.３氣門控制機(jī)制第6章呼吸系統(tǒng)

昆蟲在靜息狀態(tài)下，微氣管末端充滿液體，進(jìn)入氣管內(nèi)的氣體只能到達(dá)液面，而不能進(jìn)入微氣管的末端。當(dāng)組織活動（如肌肉收縮）時(shí)，由于代謝產(chǎn)物（如乳酸）增多，因而提高了微氣管周圍液體的滲透壓，促使微氣管內(nèi)的液體向外滲透，氣管內(nèi)的氣體之到達(dá)微氣管的末端，進(jìn)而擴(kuò)散到呼吸代謝組織。代謝產(chǎn)物被氧化分解后，血液的滲透壓恢復(fù)，微氣管末端又重新充滿液體。

CO2的排除與O2的吸入一樣，也是靠擴(kuò)散作用。因大氣中CO2分壓比蟲體內(nèi)低，所以CO2除通過氣管系統(tǒng)排除外，還可通過體壁擴(kuò)散到體外。３.４氣體交換過程第6章呼吸系統(tǒng)第四節(jié)呼吸代謝和能量供應(yīng)

呼吸代謝是動物通過對能源物質(zhì)的氧化，為肌體提供生命活動所需能量的過程。這些能量一部分作為熱能散失，另一部分以高能磷酸化合物（ATP）的形式貯存起來。以后當(dāng)高能化合物分解時(shí)，把貯存的能量釋放出來，供生命活動使用。能源物質(zhì)合成代謝分解代謝食物中的營養(yǎng)脂肪體能量熱能散失生命活動第6章呼吸系統(tǒng)４.１能源物質(zhì)及其代謝

生物用以氧化產(chǎn)生能量的化合物稱為能源物質(zhì)。這些物質(zhì)主要包括碳水化合物、脂肪和氨基酸。不同昆蟲、昆蟲的不同組織，以及不同生理狀態(tài)下的昆蟲，常利用不同的能源物質(zhì)。如蜜蜂和麗蠅主要利用糖，蝗蟲和蛾類飛行中主要利用脂肪，馬鈴薯葉甲等以脯氨酸作為飛行時(shí)的燃料化合物。昆蟲在呼吸代謝活動中，自體內(nèi)釋放出的二氧化碳與所消耗的氧的體積之比（CO2／O2），稱為呼吸系數(shù)或呼吸商（respiratoryquotient，RQ）。呼吸系數(shù)?？煞从炒x物的性質(zhì)，如葡萄糖、蛋白質(zhì)、脂肪完全被氧化后，呼吸系數(shù)的理論值分別為RQ＝1、RQ＝0.8、RQ＝0.7。而昆蟲的呼吸代謝率（呼吸強(qiáng)度）是指單位體重在單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量（cm3O2/g體重/h）。

第6章呼吸系統(tǒng)——脂肪酸的代謝

脂肪酸作為能源物質(zhì)時(shí)，一般先活化成脂酰ＣＯＡ，再轉(zhuǎn)入線粒體，經(jīng)?－氧化生成乙酰ＣＯＡ后，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。——氨基酸的代謝

昆蟲一般不利用氨基酸作為能源物質(zhì)。蟲體內(nèi)的氨基酸主要通過轉(zhuǎn)氨作用生成各種酮酸，為三羧酸循環(huán)提供代謝中間體，啟動丙酮酸的徹底氧化?！妓衔锏拇x

正常情況下，昆蟲體內(nèi)消耗的主要是糖類。碳水化合物的氧化代謝包括在細(xì)胞質(zhì)中的糖酵解和在線粒體中的三羧酸循環(huán)。４.１能源物質(zhì)及其代謝第6章呼吸系統(tǒng)４.2呼吸代謝的能量供應(yīng)和轉(zhuǎn)移

能源物質(zhì)分解產(chǎn)生的能量，除少部分作為熱量散發(fā)外，多以化學(xué)能貯存于高能磷酸化合物中，并在需要時(shí)，以適宜的形式為機(jī)體提供各種能量。如物質(zhì)代謝中底物的活化、酶的激活、主動運(yùn)輸?shù)碾x子泵、肌肉的機(jī)械運(yùn)動等，大多是利用ATP的磷酸化過程。昆蟲肌肉中的ATP最初是由能源物質(zhì)氧化代謝產(chǎn)生的，能源物質(zhì)（如糖原）可少量存在于肌肉細(xì)胞。因此，飛行肌中的能源物質(zhì)只能支持短期飛行，長期飛行所需的能源主要由血淋巴、脂肪體和腸壁細(xì)胞等以海藻糖、甘油二酯和氨基酸的形式運(yùn)輸供應(yīng)。血淋巴中可貯存一定的氨基酸和海藻糖；腸壁細(xì)胞可貯存一定的糖原，并能吸收轉(zhuǎn)移各種能源物質(zhì)；脂肪體是物質(zhì)代謝的重要場所，可將各種單糖、氨基酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖，以合成海藻糖維持血淋巴中血糖的含量，也可合成糖原，或通過代謝轉(zhuǎn)換合成甘油三酯進(jìn)行貯存。當(dāng)肌肉劇烈活動時(shí)，貯存的糖原和甘油三酯可迅速轉(zhuǎn)化成海藻糖和甘油二酯，并釋放到血淋巴中，以滿足昆蟲活動所需。第6章呼吸系統(tǒng)４.2殺蟲劑與呼吸代謝的關(guān)系

呼吸代謝是有機(jī)體生命活動能量的源泉，阻斷呼吸代謝和能量供應(yīng)，常會導(dǎo)致機(jī)體迅速死亡。因此，在動物毒劑中，以作用于神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)毒劑和作用于呼吸系統(tǒng)的呼吸毒劑的致死速度最快。在呼吸毒劑中，有的能阻斷能源物質(zhì)的氧化代謝，有的能阻止呼吸鏈電子傳遞，有的直接阻斷偶聯(lián)磷酸化，使電子傳遞過程中釋放的能量不能生成ATP。此外，一些礦物油制劑可封閉昆蟲的氣門，通過阻斷氣體交換來殺死害蟲。第6章呼吸系統(tǒng)

——影響呼吸商如有機(jī)磷和除蟲菊酯類神經(jīng)毒劑，昆蟲中毒初期吸O2量增加，RQ→