Определение экзоскелета
Экзоскелет – это твердое покрытие, которое можно найти на поверхности многих животных, особенно беспозвоночных, таких как членистоногие и моллюски.
Так же, как внутренний эндоскелет у позвоночных экзоскелет отвечает за поддержание структуры тела животного.
Экзоскелет также обеспечивает защиту от нападения хищников и случайного повреждения мягких внутренних органов. Кроме того, благодаря водонепроницаемости скелетных тканей, экзоскелет действует как барьер и защищает организмы от высыхания.
У членистоногих мышцы прикрепляются непосредственно к внутренней части экзоскелета – в отличие от эндоскелетов позвоночных, где мышцы соединены с скелет через сухожилия и связки. Это прямое соединение означает, что есть большая площадь поверхности для мускул прикрепиться к, учитывая мощные движения и силы. Кроме того, сочлененные конечности, которые соединяют жесткие внешние пластины, обеспечивают широкий диапазон доступных движений.
Хотя кости, найденные в эндоскелетах, довольно легкие, материалы, из которых состоит структура экзоскелетов, относительно тяжелые. Это ограничивает размер организм с экзоскелетом может расти, что является одной из причин, почему у насекомых есть маленькие тела.
Типы экзоскелета
Кутикула членистоногого
Экзоскелет животных в типе членистоногих в основном состоит из покрытия, называемого кутикулой. Это сформировано из живых и неживых слоев. Живой слой представляет собой ряд эпителиальных клеток, опирающихся на базальную мембрану. Эти клетки выделяют неживой материал кутикулы.
На внешней поверхности кутикулы находится тонкий воскообразный слой, называемый эпикутикулой. Эпикутикула состоит из трех слоев; внутренний слой – кутикулин, который сделан из липопротеинов. Поверх этого воскообразный слой, который удерживает воду в кутикуле и отводит воду снаружи. Этот восковой слой очень хрупкий, поэтому защищен самым внешним «цементным слоем».
Прокутикула состоит из двух частей: эндокутикулы и экзокутикулы.
Внутренняя эндокутикула представляет собой бледно окрашенную, очень гибкую структуру, образованную из переплетенных волокон молекул хитина и белка.
Внутри экзокутикулы хитин укрепляется для придания экзоскелету твердости и прочности в процессе склеротизации. Это включает сшивание различных белков с образованием склеротина, темного пигмента, который окрашивает кутикулу различных насекомых, таких как жуки, многоножки, пауки и скорпионы.
Хитин также иногда комбинируется с карбонатом кальция в процессе, называемом биоминерализацией. У членистоногих биоминерализация чаще всего используется для затвердевания раковин ракообразных, таких как крабы, креветки и мокрица.
Закаленные компоненты, которые образуются, называются склеритами. Это могут быть пластины, которые образуют защитную броню экзоскелета, или они могут принимать форму механических частей тела, таких как когти, ноги, суставы, радула и крылья.
Оболочка
Животные типа моллюсков обычно имеют экзоскелет в форме раковины; это включает в себя брюхоногих моллюсков и моллюсков, двустворчатых мидий, устриц и моллюсков, хитонов и головоногих моллюсков наутилуса.
Оболочка состоит в основном из карбоната кальция и белков, называемых конхиолинами, которые секретируются эпителиальными клетками на ткань моллюска называется мантией.
Слои оболочки, как правило, одного из двух типов: меловой внешний слой и жемчужный внутренний слой.
Внешний слой – периостракум – состоит из органических белков конхиолина. Средний слой – остракум; это сформировано высокими, вертикально сложенными и плотно упакованными призмами карбоната кальция. Эти два слоя секретируются полосой клеток на краю мантии, так что оболочка растет от внешнего края.
Самым внутренним слоем является гипостракум или перламутровый слой. Он состоит из тонких, плоских пластинок арагонита, формы карбоната кальция. Гексагональные диски горизонтально сложены в пласт, похожий на кирпичную стену, что придает материалу большую прочность. Этот переливающийся слой перламутра, обычно называемый «перламутром», секретируется непосредственно из эпителиальных клеток в мантии. Конхиолин присутствует в периостракуме и перламутровом слое, помогая скрепить кристаллические призмы.
линька
Из-за физических свойств неживой структуры экзоскелета существуют ограничения на возможности роста. Хотя некоторые существа, такие как моллюски, способны вырастить свои раковины, добавляя материал к краям, большинство экзоскелетов должно быть сброшено путем линьки, а затем снова выращено; это в отличие от живого эндоскелета большинства позвоночных, который растет вместе с остальной частью тела.
У членистоногих, таких как насекомые и ракообразные, процесс замены экзоскелета называется шелушение, Это происходит в три основных этапа.
Во-первых, как членистоногие растет, стероидный гормон называется экдизон выделяется в организм; это сигнализирует о начале процесса линьки. Затем организм становится неактивным, в то время как кутикула отделяется от нижележащих эпидермальных клеток в процессе, называемом аполизом.
Пищеварительная жидкость затем выделяется в пространство между старой кутикулой и эпидермисом, известное как эксувиальное пространство. Эта жидкость остается неактивной, пока эпидермис не выделит новую эпикутикулу. Важно отметить, что новая кутикула больше старой, хотя, поскольку она изначально является мягкой тканью, она способна складываться и складываться под старой кутикулой до тех пор, пока не будет готова к использованию.
Расплавленная жидкость начинает переваривать мягкие внутренние слои старой кутикулы снизу; белки и минеральные соли часто поглощаются организмом.
Последняя стадия – это истинное шелушение, при котором организм расширяет свое тело, принимая воду или воздух, или значительно увеличивая его кровь давление. Это растрескивает поверхность старой кутикулы, и животное может выскользнуть из старого корпуса экзоскелета. Раздувая, новое свободное животное способно растянуть новую кутикулу и начать процесс склеротизации или биоминерализации, чтобы укрепить поверхность.
Хотя у линьки есть свои преимущества, такие как отрастание поврежденных конечностей и способность выполнять метаморфоза Это чрезвычайно опасный процесс. До того, как новый экзоскелет затвердеет (иногда это может занять несколько дней), мягкий интерьер обнажается и чрезвычайно уязвим для хищников. Около 85% случаев смерти членистоногих происходит во время линьки! Из-за опасностей линьки обычно ищут убежища во время процесса, пытаясь уменьшить свою уязвимость.
- эндоскелет – Внутренняя структура кости, которая поддерживает организм многих позвоночных организмов.
- Гидростатический скелет – Мягкая скелетная структура, обнаруженная у некоторых беспозвоночных, состоящая из заполненной жидкостью полости, называемой целома,
- беспозвоночный – Организм внутри животного царство это не имеет основы.
викторина
1. Чем экзоскелеты похожи на эндоскелеты?A. Они оба сделаны из неживых материаловB. Они оба несут ответственность за структурную поддержку телаC. Они сделаны из одинаковых тканевых материаловD. Они прикрепляются к мышцам таким же образом
Ответ на вопрос № 1
В верно. Существует мало функциональных сходств между эндоскелетами и экзоскелетами, кроме того, что они играют роль в структурной поддержке организма организма.
2. Какое вещество используется для отверждения экзоскелета путем биоминерализации?A. склеритB. экдизолC. Карбонат кальцияD. Хитин
Ответ на вопрос № 2
С верно. Карбонат кальция в сочетании с хитином укрепляет кутикулу очищенных организмов, таких как ракообразные. Это также основной компонент раковин моллюсков.
3. Что из перечисленного не является особенностью кутикулы членистоногого?A. Цементный слойB. КутикулинC. ХитинD. Перламутровый слой
Ответ на вопрос № 3
D верно. Перламутровый слой – это переливающаяся внутренняя часть карбонатных оболочек кальция, также известная как «перламутр».