Kůžička členovců - Arthropod cuticle

Kůžičky některých obrněných brouků jsou přísně sklerotizované

Pokožka tvoří podstatnou část kožního krytu z Arthropoda . To zahrnuje většinu materiálu exoskeleton z hmyzu , Crustacea , Arachnida a Myriapoda .

Morfologie

Část hmyzí kůže. JPG

U členovců je integument , vnější „kůže“ nebo „skořápka“, produktem jedné vrstvy ektodermálního epitelu . Tato vrstva je připojena k vnějšímu nebo distálnímu povrchu nejhlubší vrstvy, nebuněčné vnitřní membrány integumentu. Tato nebuněčná membrána se nazývá bazální membrána . Vrstva epitelu na bazální membráně produkuje kutikulu , která začíná jako houževnatá, pružná vrstva chitinu . Tak tenký, pružný chitin je hlavní strukturální částí kůže, kde je flexibilita nezbytná, například v tělesných částech, které se musí natahovat, aby obsahovaly nahromaděné kapaliny, nebo které tvoří spoje mezi tuhými částmi exoskeletu. V jiných částech kutikuly vyžaduje funkce kůže pevnější materiály, jako jsou pancéřové oblasti nebo kousavé části čelistí nebo kde exoskelet tvoří trubicovité končetiny většiny Arthropoda. K dosažení takové tuhosti je vnější chitinová vrstva kutikuly impregnována, zesílena a vyztužena tvrdšími, křehčími materiály, jako jsou sklerotizované proteiny nebo kalcit . Tato hlavní chitinózní vrstva kutikuly se nazývá procuticle .

Procuticle ve většině suchozemských Arthropoda, zejména hmyzu, je externě pokryt tenkou, voskovitou, vodě odolnou vnější vrstvou neobsahující žádný chitin. Tato vnější vrstva je epikutikula a je mnohem tenčí než prokutikul. Chitinózní procuticle je tvořen vnějším exokutikulem a vnitřním endocuticle a mezi exocuticle a endocuticle může být další vrstva zvaná mezocuticle, která má výrazné barvící vlastnosti. Houževnatý a pružný endokutikula je laminovaná struktura vrstev propletených vláknitých chitinových a proteinových molekul, zatímco exokutikula je vrstva, ve které dochází k jakémukoli většímu zesílení, zbrojení a biomineralizaci . Biomineralizace kalcitem je zvláště běžná u korýšů , zatímco sklerotizace se vyskytuje zejména u hmyzu . Exokutikula je u mnoha hmyzu s měkkým tělem značně omezena, zejména v larválních stádiích, jako jsou housenky a larvy parazitoidních blanokřídlých .

Kalené desky v exoskeletu se nazývají sklerity. Sklerity mohou být jednoduché ochranné brnění, ale také mohou tvořit mechanické součásti exoskeletu , jako jsou nohy, klouby, ploutve nebo křídla. V typickém tělním segmentu hmyzu nebo mnoha jiných Arthropodů existují čtyři hlavní oblasti. Hřbetní oblastí je tergum ; pokud tergum nese nějaké sklerity, nazývají se tergity . Břišní oblast se nazývá hrudní kost , která běžně nese sternity . Dvě postranní oblasti se nazývají pleura (singulární pleurum) a jakékoli sklerity, které nesou, se nazývají pleurity.

V entomologii se termínem lysý označují ty části těla hmyzu, které postrádají štětiny (štětiny) nebo šupiny .

Chemické složení

Chemicky, chitin je s dlouhým řetězcem polymeru z N-acetylglukosaminu , který je derivát glukózy. Polymerní vazby mezi glukózovými jednotkami jsou vazby β (1 → 4), stejné jako v celulóze .

Ve své nemodifikované formě je chitin průsvitný, poddajný, odolný a houževnatý. U členovců a jiných organismů je však obecně součástí komplexní matrice materiálů. Prakticky vždy je spojen s molekulami bílkovin, které jsou často ve více či méně sklerotizovaném stavu, vyztužené nebo vytvrzené zesíťováním a vazbou na jiné molekuly v matrici. U některých skupin zvířat, nejnápadněji u korýšů , je matrice velmi obohacena tvrdými minerály, nebo jim dokonce dominují, obvykle kalcit nebo podobné uhličitany, které tvoří velkou část exoskeletu . V některých organismech může obsah minerálů překročit 95%. Role chitinu a proteinů v takových strukturách je více než jen držení krystalů pohromadě; samotná krystalová struktura je tak ovlivněna, že brání šíření trhlin pod napětím, což vede k pozoruhodné pevnosti. Proces tvorby matric bohatých na minerály se nazývá biomineralizace .

Rozdíl mezi nemodifikovanými a modifikovanými formami chitinózních exoskeletonů členovců lze vidět porovnáním tělesné stěny řekněme včelí larvy, u které je modifikace minimální, s jakýmkoli obrněným druhem brouka nebo tesáky pavouka. V obou těchto příkladech dochází k těžké modifikaci sklerotizací. Opět, silně kontrastující jak s nemodifikovaným organickým materiálem, jako je z velké části čistý chitin, tak se sklerotizovaným chitinem a proteiny, zvažte integrál silně pancéřovaného kraba, ve kterém je velmi vysoký stupeň modifikace biomineralizací.

Moulting

Tato larva ve stadiu Zoea je stěží rozpoznatelná jako krab, ale pokaždé, když odhodí kůžičku, sama se přestaví a nakonec získá konečnou krabovou podobu

Jak již bylo zmíněno, integument, a zejména kutikula, je produktem jedné vrstvy sloupcových nebo kvádrových epiteliálních buněk připojených k bazální membráně. Kutikula poskytuje svalovou oporu a funguje jako ochranný štít, jak se hmyz vyvíjí, ale není sám o sobě buněčný, takže jakmile je založen, nemůže růst a nabízí malý prostor pro údržbu, obnovu nebo zvětšování velikosti, jak zvíře roste. Zvíře proto periodicky uvolňuje vnější část kutikuly v procesu zvaném línání nebo ekdýza . Jak se blíží doba línání, je co nejvíce exokutikulárního materiálu vnitřně tráveno enzymatickým působením a reabsorbováno epiteliální vrstvou. Když se jeho základna rozpustí, stará kutikula se začne oddělovat od pokožky v procesu zvaném apolýza .

Na začátku procesu apolýzy epiteliální buňky uvolňují enzymatickou tekutinu mezi starou kutikulou a epidermis. Enzymy částečně tráví endokutikuly a pokožka absorbuje natrávený materiál, aby se zvíře asimilovalo. Velká část tohoto natráveného materiálu je znovu použita ke stavbě nové kůžičky. Jakmile se nová kutikula dostatečně zformuje, zvíře rozdělí zbývající části starého obalu podél zabudovaných linií slabosti a odhodí je ve viditelném procesu ekdýzy, obecně se zbaví a odhodí epikutikuly a redukované exokutikuly, ačkoli některé druhy nesou pro kamufláž nebo ochranu. Části boudy se nazývají exuviae . Zvíře pak rozšiřuje své tělo polykáním kapaliny nebo plynu a při tom natahuje nový obal na správnou velikost a tvar. Nová slupka je stále měkká a obvykle je bledá, a to je řekl, aby byl teneral nebo nezralý . Poté prochází procesem vytvrzování a pigmentace, který může trvat několik minut až několik dní, v závislosti na povaze zvířete a okolnostech.

Reference