蜕皮激素

 

　　由前胸腺分泌的能调节节肢动物昆虫纲、甲壳纲等动物蜕皮的激素。 昆虫和虾、 蟹身体外面被有坚硬的、非细胞性质的外骨骼，这层外骨骼能很好地保护柔软的内脏，维持身体形状，但妨碍自由地生长。所以，昆虫、虾、蟹等隔一定时间，要蜕去这层旧的外骨骼，让身体各部伸展长大一些。一层新的外骨骼又重新鞣化、塑化成较坚硬的结构，这种蜕去旧的外骨骼，形成新的外骨骼的过程，叫做蜕皮。虾、蟹的幼体和成体都有蜕皮现象，而昆虫只有无翅亚纲的幼虫和成虫才具有蜕皮现象，有翅亚纲只有幼虫有蜕皮现象。大多数昆虫幼虫有周期性蜕皮现象。
　　化学结构 　50年代科学家从家蚕蛹中纯化而得两种活性物质，能诱导昆虫蜕皮,因而被称为 α-蜕皮激素和β-蜕皮激素。α-蜕皮激素的化学结构式为C₂₇H₄₄O₆。
　　在昆虫体内除去 α-蜕皮激素，β-蜕皮激素以外还有26羟基蜕皮酮和20，26-二羟基蜕皮酮。
　　合成和分泌 　主要由前胸腺合成。在家蚕胚胎前胸腺，是由第二颚节腹侧的外胚层表皮内陷而成。最终定位于前胸部。在幼虫期前胸腺位于前胸气门附近，前胸气管的内侧。前后端以纤维附着于附近组织上。前胸腺内几十个细胞密集成长带状，下端由分支或松散的细胞组成。在蜕皮期间有周期性分泌活动。
　　蜕皮激素是以胆固醇作为骨架来合成的。但昆虫本身并不能合成胆固醇，而是直接或间接地从植物中得到。大多数是以谷固醇为起点物质而进行再加工的。
　　胆固醇经一系列中间步骤在前胸腺中合成 α－蜕皮激素（α-蜕皮酮）。然后再合成β－蜕皮激素（20-羟基蜕皮酮）。β-蜕皮激素的活性比 α-蜕皮激素高得多。所以有人认为β－蜕皮激素是调节昆虫蜕皮的主要激素。除前胸腺外，鳞翅目、直翅目一些昆虫的，正成熟的卵巢以及直翅目、鳞翅目发育的胚胎中，也可以合成蜕皮激素类物质或中间体。前胸腺细胞合成和分泌蜕皮激素的活动受脑激素的调节。
　　作用 　昆虫的蜕皮过程包括表皮细胞的活动，分泌新的外表皮，新的内表皮的形成，蜕皮液的产生，老的外表皮的消化，新老皮层溶解、分离,老的表皮蜕去,新的表皮的膨胀，鞣化和内表皮的加厚等步骤，而蜕皮激素的分泌活动正好在蜕皮过程以前达到最高峰。蜕皮激素不仅触发蜕皮过程的开始，而且能确保整个蜕皮过程的持续进行，并促进新的表皮鞣化等步骤。
60年代生物学重大发现之一是激素调节遗传物质的活动，这是首先由研究昆虫蜕皮激素而取得的突破。双翅目昆虫如摇蚊、果蝇幼虫的唾液腺的腺细胞，在幼虫发育期间细胞无分裂现象，而其细胞体积却成倍地增长。它们的染色体在幼虫生长期间也表现多倍化，所以这种幼虫唾液腺染色体叫做多线染色体。在光学显微镜下,多线染色体上有许多带斑,估计果蝇有5000个带斑,摇蚊近2000个带斑。科学家给染色体上带斑与间带的次序分别用数字和字母标出。随着幼虫生长发育过程的进展，这些带斑表现出膨大的活动。这些带斑的膨大活动，乃是核糖核酸合成活动旺盛的位点。在多线染色体上带斑的局部膨大，实际上是在转录。在电子显微镜下，膨大区域含有核糖核酸蛋白质颗粒（见图）。

　　昆虫蜕皮激素引起唾液腺巨型染色体有次序地发生膨大，就是在染色质纤维上，使收缩的脱氧核糖核酸模板发生伸展舒张的变化，进行转录活动，生成大量的信使核糖核酸，然后指导蛋白质的合成。这个现象阐明以后，在哺乳纲、两栖纲动物也证明激素能调节遗传物质的活动。
　　不仅昆虫、甲壳类动物体内有蜕皮激素，甚至植物中也有蜕皮激素。从植物中分离的类似昆虫蜕皮激素的物质,叫做植物来源的蜕皮激素,它不同于动物来源的蜕皮激素。现在已从1000多种植物中分离出许多蜕皮激素的类似物，中国云南省已经从露水草、江苏省从土牛膝、浙江省从百日青等植物中获得大量植物蜕皮激素。植物蜕皮激素在植物中起什么作用还不清楚。如果从植物和昆虫关系来说，植物蜕皮激素属于一种保护性物质，能促进幼虫早日蜕皮，化为成虫，避免昆虫的幼虫过多地侵食植物。在中国江苏、浙江一带养蚕地区，当蚕取食的桑叶不足时，从植物中提取蜕皮激素可以喷到五龄蚕儿身体上，促进蚕儿化蛹，可以挽回一部分经济损失。
　　参考书目
　郭郛等：《昆虫的激素》，科学出版社，北京，1979。
　J.A.Hoffmann, Progress in Ecdysone Research,Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Ams-terdam, 1980.

 

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