第6章呼吸系统资料课件.ppt

1、第六章第六章 昆虫的呼吸系统昆虫的呼吸系统昆虫的昆虫的呼吸系统呼吸系统（respiratory systemrespiratory system）是由）是由外胚层内陷形成的管状外胚层内陷形成的管状气管系统气管系统（tracheal tracheal systemsystem）组成的。）组成的。以气管进行呼吸是昆虫及其以气管进行呼吸是昆虫及其它许多节肢动物的重要生理特征。它许多节肢动物的重要生理特征。昆虫的呼吸作用包括氧的吸入和二氧化碳的昆虫的呼吸作用包括氧的吸入和二氧化碳的排除，以及氧与基质结合产生能量的过程。前排除，以及氧与基质结合产生能量的过程。前一过程是指虫体与外界进行气体交换的一过程是

2、指虫体与外界进行气体交换的物理过物理过程程；后一过程是指代谢组织利用氧分解能源化；后一过程是指代谢组织利用氧分解能源化合物产生能量的合物产生能量的生物化学过程生物化学过程，又称细胞呼吸。，又称细胞呼吸。体壁呼吸体壁呼吸：如弹尾目。：如弹尾目。气管鳃呼吸气管鳃呼吸：如蜉蝣气管鳃、蜻蜓直肠鳃。：如蜉蝣气管鳃、蜻蜓直肠鳃。气泡和气膜呼吸气泡和气膜呼吸：如龙虱。：如龙虱。气门和气管呼吸气门和气管呼吸：大多数陆栖昆虫。：大多数陆栖昆虫。寄生性昆虫的呼吸寄生性昆虫的呼吸：如小蜂、寄生蝇。：如小蜂、寄生蝇。由于昆虫由于昆虫体躯结构和体躯结构和生活习性不生活习性不同，其呼吸同，其呼吸方式也就不方式也就不同，但

3、同，但主要主要呼吸方式是呼吸方式是气管呼吸气管呼吸。常见的呼吸常见的呼吸方式有：方式有：气管鳃气管鳃直肠直肠呼吸鳃呼吸鳃肛门肛门水流水流 从解剖学角度看，气管系统由外向内主要由由气门、从解剖学角度看，气管系统由外向内主要由由气门、气管、微气管等组成。气管、微气管等组成。气门气门气管在虫体两侧体壁上的开口。气管在虫体两侧体壁上的开口。气管气管分粗细不等的主气管、支气管。分粗细不等的主气管、支气管。气囊气囊气管的局部膨大部分。气管的局部膨大部分。微气管微气管气管分支末端伸入组织的微细盲管。气管分支末端伸入组织的微细盲管。对占绝大多数昆虫种类的陆生昆虫来说，其呼吸系统亦对占绝大多数昆虫种类的陆生昆虫

4、来说，其呼吸系统亦即气管系统。即气管系统。气门的分布气门的分布【多气门型】【多气门型】全气门式全气门式具具1010对有效气门，在中、后胸上各对有效气门，在中、后胸上各1 1对，对，腹部第腹部第1 18 8节各节各1 1对。如蝗虫。对。如蝗虫。周气门式周气门式具具9 9对有效气门，即中胸对有效气门，即中胸1 1对，腹部第对，腹部第1 18 8节各节各1 1对。如鳞翅目幼虫。对。如鳞翅目幼虫。半气门式半气门式具具8 8对有效气门，即中胸对有效气门，即中胸1 1对，腹部第对，腹部第1 17 7节各节各1 1对。如蕈蚊科幼虫。对。如蕈蚊科幼虫。【寡气门型】【寡气门型】【无气门型】【无气门型】两端气门式

5、两端气门式具具2 2对有效气门，分别位于前胸和第对有效气门，分别位于前胸和第8 8腹节上。如蝇科幼虫。腹节上。如蝇科幼虫。后气门式后气门式仅具仅具1 1对有效气门，位于腹部最末一个对有效气门，位于腹部最末一个体节上。如蚊科幼虫。体节上。如蚊科幼虫。前气门式前气门式仅具仅具1 1对有效气门，位于前胸上。如蚊对有效气门，位于前胸上。如蚊科的蛹。科的蛹。无有效气门或虽有气门但已封闭。如摇蚊科幼虫和部无有效气门或虽有气门但已封闭。如摇蚊科幼虫和部分营内寄生昆虫的幼虫。分营内寄生昆虫的幼虫。唇瓣、垂叶和闭肌。唇瓣、垂叶和闭肌。闭肌收缩时，垂叶向下拉，两唇瓣闭合，气门闭肌收缩时，垂叶向下拉，两唇瓣闭合，气

6、门关闭；闭肌松驰时，两唇瓣张开，气门开启。关闭；闭肌松驰时，两唇瓣张开，气门开启。筛板、闭弓、闭带、闭杆、闭肌筛板、闭弓、闭带、闭杆、闭肌 和开肌。和开肌。闭肌收缩时，闭弓牵动闭带推向对面，将气管闭肌收缩时，闭弓牵动闭带推向对面，将气管口关闭；闭肌松驰时，由于闭弓的弹性或开肌收缩，将口关闭；闭肌松驰时，由于闭弓的弹性或开肌收缩，将闭带拉回，而使气管开放。闭带拉回，而使气管开放。2.2 2.2 气气 门门【组织结构】【组织结构】由外胚层内陷形成，因而与体壁构造相由外胚层内陷形成，因而与体壁构造相同、但层次相反。由外向内由底膜、管壁细胞和内膜同、但层次相反。由外向内由底膜、管壁细胞和内膜组成。内膜

7、通常局部加厚形成螺旋丝，以增强气管的组成。内膜通常局部加厚形成螺旋丝，以增强气管的韧性。韧性。【构造特点】【构造特点】相当于体壁表皮层的内膜脱皮时作为相当于体壁表皮层的内膜脱皮时作为“蜕蜕”脱掉；内膜因无蜡质层存在，因而是虫体失水脱掉；内膜因无蜡质层存在，因而是虫体失水的重要部位。的重要部位。【功能】【功能】气体交换的通道；通风作用。气体交换的通道；通风作用。2.3 2.3 气气 管管气管的组成及特点气管的组成及特点第二节 气管系统的结构与功能消化道消化道背膈背膈背血管背血管背板背板背气管背气管内脏气管内脏气管气门气管气门气管腹气管腹气管气门气门腹神经索腹神经索腹膈腹膈腹板腹板背血管背血管背纵

8、干背纵干侧纵干侧纵干消化道消化道内脏纵干内脏纵干腹纵干腹纵干腹神经索腹神经索背纵干背纵干侧纵干侧纵干气门气门内脏纵干内脏纵干腹纵干腹纵干2.3 2.3 气气 管管2.4 2.4 微气管和气囊微气管和气囊微气管是由气管顶端的微气管是由气管顶端的掌状细胞发出的原生质丝掌状细胞发出的原生质丝（直径（直径1 1微米以下）形成的微米以下）形成的盲管。微气管的通透性很盲管。微气管的通透性很强，可深入到组织内或细强，可深入到组织内或细胞表面（象手指按压气球胞表面（象手指按压气球一样），直接与代谢组织一样），直接与代谢组织进行气体交换。进行气体交换。气囊是气管或支气管局气囊是气管或支气管局部膨大形成的囊状构造

9、。部膨大形成的囊状构造。质薄而软质薄而软;无明显的螺旋无明显的螺旋丝，可以借血压的变化或丝，可以借血压的变化或体躯的伸缩而胀缩。体躯的伸缩而胀缩。主要主要功能功能是增加气管内的通风是增加气管内的通风作用作用;增加浮力增加浮力;促进血促进血液循环。在飞翔力强的昆液循环。在飞翔力强的昆虫中气囊尤为发达。虫中气囊尤为发达。气体交换包括大气与气管间、微气管与代谢组织间的扩气体交换包括大气与气管间、微气管与代谢组织间的扩散作用、气管和气囊的通风作用和气门开闭的调控作用。散作用、气管和气囊的通风作用和气门开闭的调控作用。扩散作用扩散作用的部位：的部位：大气大气 气管气管 微气管微气管 呼吸呼吸组织组织 扩

10、散作用的机制：扩散作用的机制：气体分压差：气体分压差：渗透压：渗透压：昆虫在剧烈运动（如飞翔活动）时，体内的代谢活动昆虫在剧烈运动（如飞翔活动）时，体内的代谢活动也十分旺盛，这时单靠扩散作用不能满足氧的供应，因也十分旺盛，这时单靠扩散作用不能满足氧的供应，因此必须借助气囊的通风作用来提高换气运动的效率。体此必须借助气囊的通风作用来提高换气运动的效率。体躯的伸缩、血压的变化等，都会引起气囊的胀缩。躯的伸缩、血压的变化等，都会引起气囊的胀缩。气门的开闭起着调节气体流量的作用。昆虫在不同活气门的开闭起着调节气体流量的作用。昆虫在不同活动状态下，气门开启与否以及开启程度、开放时间是不动状态下，气门开启

11、与否以及开启程度、开放时间是不同的。通常情况下，许多昆虫多数体节上的气门是关闭同的。通常情况下，许多昆虫多数体节上的气门是关闭的，以减少体内水分的散失；只有当剧烈活动时才将气的，以减少体内水分的散失；只有当剧烈活动时才将气门打开。门打开。.气管通风机制气管通风机制.气门控制机制气门控制机制昆虫在静息状态下，微气管末端充满液体，进入气管内昆虫在静息状态下，微气管末端充满液体，进入气管内的气体只能到达液面，而不能进入微气管的末端。当组织的气体只能到达液面，而不能进入微气管的末端。当组织活动（如肌肉收缩）时，由于代谢产物（如乳酸）增多，活动（如肌肉收缩）时，由于代谢产物（如乳酸）增多，因而提高了微气

12、管周围液体的渗透压，促使微气管内的液因而提高了微气管周围液体的渗透压，促使微气管内的液体向外渗透，气管内的气体之到达微气管的末端，进而扩体向外渗透，气管内的气体之到达微气管的末端，进而扩散到呼吸代谢组织。代谢产物被氧化分解后，血液的渗透散到呼吸代谢组织。代谢产物被氧化分解后，血液的渗透压恢复，微气管末端又重新充满液体。压恢复，微气管末端又重新充满液体。CO2CO2的排除与的排除与O2O2的吸入一样，也是靠扩散作用。因大气的吸入一样，也是靠扩散作用。因大气中中CO2CO2分压比虫体内低，所以分压比虫体内低，所以CO2CO2除通过气管系统排除外，除通过气管系统排除外，还可通过体壁扩散到体外。还可通

13、过体壁扩散到体外。呼吸代谢是动物通过对能源物质的氧化，为肌体提供呼吸代谢是动物通过对能源物质的氧化，为肌体提供生命活动所需能量的过程。这些能量一部分作为热能散生命活动所需能量的过程。这些能量一部分作为热能散失，另一部分以高能磷酸化合物（失，另一部分以高能磷酸化合物（ATPATP）的形式贮存起来。）的形式贮存起来。以后当高能化合物分解时，把贮存的能量释放出来，供以后当高能化合物分解时，把贮存的能量释放出来，供生命活动使用。生命活动使用。合成代谢合成代谢.能源物质及其代谢能源物质及其代谢生物用以氧化产生能量的化合物称为能源物质。这些物生物用以氧化产生能量的化合物称为能源物质。这些物质主要包括碳水化

14、合物、脂肪和氨基酸。不同昆虫、昆虫质主要包括碳水化合物、脂肪和氨基酸。不同昆虫、昆虫的不同组织，以及不同生理状态下的昆虫，常利用不同的的不同组织，以及不同生理状态下的昆虫，常利用不同的能源物质。如蜜蜂和丽蝇主要利用糖，蝗虫和蛾类飞行中能源物质。如蜜蜂和丽蝇主要利用糖，蝗虫和蛾类飞行中主要利用脂肪，马铃薯叶甲等以脯氨酸作为飞行时的燃料主要利用脂肪，马铃薯叶甲等以脯氨酸作为飞行时的燃料化合物。化合物。昆虫在呼吸代谢活动中，自体内释放出的二氧化碳与所昆虫在呼吸代谢活动中，自体内释放出的二氧化碳与所消耗的氧的体积之比（消耗的氧的体积之比（CO2CO2O2O2），称为），称为呼吸系数呼吸系数或或呼吸商呼

15、吸商（respiratory quotientrespiratory quotient，RQRQ）。呼吸系数常可反映代谢）。呼吸系数常可反映代谢物的性质，如葡萄糖、蛋白质、脂肪完全被氧化后，呼吸物的性质，如葡萄糖、蛋白质、脂肪完全被氧化后，呼吸系数的理论值分别为系数的理论值分别为RQRQ1 1、RQRQ0.80.8、RQRQ0.70.7。而昆虫。而昆虫的的呼吸代谢率呼吸代谢率（呼吸强度呼吸强度）是指单位体重在单位时间内的是指单位体重在单位时间内的耗氧量（耗氧量（cm3O2/gcm3O2/g体重体重/h/h）。）。脂肪酸的代谢脂肪酸的代谢 脂肪酸作为能源物质时，一般先活化成脂酰，脂肪酸作为能源物

16、质时，一般先活化成脂酰，再转入线粒体，经再转入线粒体，经 氧化生成乙酰后，进入三氧化生成乙酰后，进入三羧酸循环。羧酸循环。氨基酸的代谢氨基酸的代谢 昆虫一般不利用氨基酸作为能源物质。虫体内的氨基昆虫一般不利用氨基酸作为能源物质。虫体内的氨基酸主要通过转氨作用生成各种酮酸，为三羧酸循环提供酸主要通过转氨作用生成各种酮酸，为三羧酸循环提供代谢中间体，启动丙酮酸的彻底氧化。代谢中间体，启动丙酮酸的彻底氧化。碳水化合物的代谢碳水化合物的代谢 正常情况下，昆虫体内消耗的主要是糖类。正常情况下，昆虫体内消耗的主要是糖类。碳水化合物的氧化代谢包括在细胞质中的糖酵解和在碳水化合物的氧化代谢包括在细胞质中的糖酵

17、解和在线粒体中的三羧酸循环。线粒体中的三羧酸循环。.能源物质及其代谢能源物质及其代谢.2.2 呼吸代谢的能量供应和转移呼吸代谢的能量供应和转移能源物质分解产生的能量，除少部分作为热量散发外，多以化能源物质分解产生的能量，除少部分作为热量散发外，多以化学能贮存于高能磷酸化合物中，并在需要时，以适宜的形式为机体学能贮存于高能磷酸化合物中，并在需要时，以适宜的形式为机体提供各种能量。如物质代谢中底物的活化、酶的激活、主动运输的提供各种能量。如物质代谢中底物的活化、酶的激活、主动运输的离子泵、肌肉的机械运动等，大多是利用离子泵、肌肉的机械运动等，大多是利用ATPATP的磷酸化过程。的磷酸化过程。昆虫肌

18、肉中的昆虫肌肉中的ATPATP最初是由能源物质氧化代谢产生的，能源物最初是由能源物质氧化代谢产生的，能源物质（如糖原）可少量存在于肌肉细胞。因此，飞行肌中的能源物质质（如糖原）可少量存在于肌肉细胞。因此，飞行肌中的能源物质只能支持短期飞行，长期飞行所需的能源主要由血淋巴、脂肪体和只能支持短期飞行，长期飞行所需的能源主要由血淋巴、脂肪体和肠壁细胞等以海藻糖、甘油二酯和氨基酸的形式运输供应。血淋巴肠壁细胞等以海藻糖、甘油二酯和氨基酸的形式运输供应。血淋巴中可贮存一定的氨基酸和海藻糖；肠壁细胞可贮存一定的糖原，并中可贮存一定的氨基酸和海藻糖；肠壁细胞可贮存一定的糖原，并能吸收转移各种能源物质；脂肪体

19、是物质代谢的重要场所，可将各能吸收转移各种能源物质；脂肪体是物质代谢的重要场所，可将各种单糖、氨基酸转变成葡萄糖，以合成海藻糖维持血淋巴中血糖的种单糖、氨基酸转变成葡萄糖，以合成海藻糖维持血淋巴中血糖的含量，也可合成糖原，或通过代谢转换合成甘油三酯进行贮存。当含量，也可合成糖原，或通过代谢转换合成甘油三酯进行贮存。当肌肉剧烈活动时，贮存的糖原和甘油三酯可迅速转化成海藻糖和甘肌肉剧烈活动时，贮存的糖原和甘油三酯可迅速转化成海藻糖和甘油二酯，并释放到血淋巴中，以满足昆虫活动所需。油二酯，并释放到血淋巴中，以满足昆虫活动所需。呼吸代谢是有机体生命活动能量的源泉，阻断呼吸呼吸代谢是有机体生命活动能量的

20、源泉，阻断呼吸代谢和能量供应，常会导致机体迅速死亡。因此，在动代谢和能量供应，常会导致机体迅速死亡。因此，在动物毒剂中，以作用于神经系统的神经毒剂和作用于呼吸物毒剂中，以作用于神经系统的神经毒剂和作用于呼吸系统的呼吸毒剂的致死速度最快。系统的呼吸毒剂的致死速度最快。在呼吸毒剂中，有的能阻断能源物质的氧化代谢，在呼吸毒剂中，有的能阻断能源物质的氧化代谢，有的能阻止呼吸链电子传递，有的直接阻断偶联磷酸化，有的能阻止呼吸链电子传递，有的直接阻断偶联磷酸化，使电子传递过程中释放的能量不能生成使电子传递过程中释放的能量不能生成ATPATP。此外，一。此外，一些矿物油制剂可封闭昆虫的气门，通过阻断气体交换

21、来些矿物油制剂可封闭昆虫的气门，通过阻断气体交换来杀死害虫。杀死害虫。影响呼吸商影响呼吸商 如有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，昆如有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，昆虫中毒初期吸虫中毒初期吸O O2 2量增加，量增加，RQRQ小；麻痹阶段吸小；麻痹阶段吸O O2 2量剧减，量剧减，RQRQ大。大。抑制呼吸酶抑制呼吸酶 如溴甲烷、氯化苦等熏蒸剂以及氢化如溴甲烷、氯化苦等熏蒸剂以及氢化物等细胞毒剂，导致呼吸代谢率降低而死亡。物等细胞毒剂，导致呼吸代谢率降低而死亡。堵塞气门堵塞气门 油乳剂和黏着展布剂，可利用昆虫的亲油乳剂和黏着展布剂，可利用昆虫的亲脂性表皮堵塞气门，使昆虫窒息而死。脂性表皮堵塞气门，使昆虫窒息而死。环境温度和气体的组成与浓度环境温度和气体的组成与浓度 提高环境温度或二提高环境温度或二氧化碳浓度，可使昆虫呼吸加剧，更有利于熏蒸剂药效氧化碳浓度，可使昆虫呼吸加剧，更有利于熏蒸剂药效.2.2 杀虫剂与呼吸代谢的关系杀虫剂与呼吸代谢的关系20谢谢！谢谢！