Что такое экзоскелет в биологии
Экзоскелет – определение, типы и викторины
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.
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».
Экзоскелет (биология)
Экзоскелет — внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных.
Самые старые окаменелые экзоскелеты датируются временем приблизительно 550 миллионов лет назад.
Экзоскелет характерен для большинства беспозвоночных, у которых он представлен в виде раковины (многие простейшие, моллюски) или кутикулы (хитиновый панцирь членистоногих). Характерной особенностью этих образований является то, что они не содержат клеточных элементов.
С появлением экзоскелета связана скелетная революция.
Экзоскелет поддерживает и защищает тело животного, а также является механическим барьером, служащим первым этапом защиты от инфекции.
Органический: Кутикула (хитиновый панцирь членистоногих)
Полезное
Смотреть что такое «Экзоскелет (биология)» в других словарях:
Экзоскелет (значения) — Экзоскелет устройство, предназначенное для усиления мускульных усилий человека. Экзоскелет фирмы Honda устройство для людей с проблемами опорно двигательного аппарата. Экзоскелет (биология) внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных … Википедия
Покровная система — Хамелеоны животные, способные изменять цвет кожного покрова Покровная система (лат. integumentum, от in + tegere «покрывать») … Википедия
Скелет — У этого термина существуют и другие значения, см. Скелет (значения). Скелет синего кита … Википедия
Район № 9 — Не следует путать с музыкальной группой «9 й район». Район № 9 District 9 … Википедия
Список новых перспективных технологий — содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии. Новые технологии это те технические нововведения, которые представляют прогрессивные изменения в рамках области… … Википедия
Насекомые — Божья коровка Coccinella … Википедия
Проволочник — Проволочники Проволочники личинки всех жуков щелкунов (Elateridae) … Википедия
Муравьи — Красный огненный муравей … Википедия
Вселенная Ecco the Dolphin — Содержание 1 Вортекс 1.1 Биология Вортекс и связь с жизнью на Земле 1.2 Морфология Вортекс … Википедия
Ecco the Dolphin (серия игр) — Серия «Ecco the Dolphin» Жанр Action adventure Разработчик Novotrade International Издатель Sega Платформы Sega Mega Drive Sega Mega CD Microsoft Windows SEGA Game Gear SEGA Master System … Википедия
Разница между Экзоскелетом и Эндоскелетом
Ключевое различие между Экзоскелетом и Эндоскелетом заключается в том, что Экзоскелет является наружным скелетом, присутствующим снаружи тела животного, в то время как Эндоскелет является внутренним скелетом, присутствующим внутри тела организма.
Тело живого организма, будь то медоносная пчела или человек, представляет собой сложную сеть различных органов. Эти органы выполняют различные функции в организме. Причем они связаны друг с другом для гармоничного и сбалансированного функционирования организма. Все это сложные чудеса природы, поскольку у каждого вида есть своя особенность. У некоторых существ имеется только эндоскелет, в то время как у других есть только экзоскелет, но есть организмы у которых есть оба скелета. Как следует из названия, экзоскелет находится снаружи тела, в то время как эндоскелет находится внутри тела. Внешний скелет защищает, а также поддерживает тело организма. С другой стороны, эндоскелет поддерживает и защищает внутренние органы, такие как сердце, легкие, почки.
Типы скелета
Содержание
Что такое Экзоскелет?
Проще говоря экзоскелет это оболочка животного или членистоногого. Такие организмы, как улитки, крабы, омары, моллюски, ракообразные и различные насекомые, такие как жуки, тараканы, кузнечики, имеют экзоскелет, а некоторые животные, такие как черепахи, имеют одновременно эндоскелет и экзоскелет.
Что такое Эндоскелет?
Сходства между Экзоскелетом и Эндоскелетом?
В чем разница между Экзоскелетом и Эндоскелетом?
Другое различие между Экзоскелетом и Эндоскелетом состоит в том, что Эндоскелет имеет костный мозг в стволе длинных костей, который помогает организму в создании клеток крови с помощью процесса эндотелиальной пролиферации, в то время как эта особенность отсутствует в Экзоскелете. Кроме того, Экзоскелет содержит отмершие клетки, например чешуя у рыбы, волосы у большинства животных, рога, перья у птиц. Кроме того, с точки зрения развития, Эндоскелет развивается из мезодермы или энтодермы, тогда как Экзоскелет развивается из эктодермы.
Заключение — Экзоскелет против Эндоскелет
Экзоскелет и Эндоскелет отличаются друг от друга расположением относительно тела, в котором он находится. Экзоскелет присутствует снаружи тела, в то время как Эндоскелет присутствует внутри тела. Таким образом, это ключевое различие между Экзоскелетом и Эндоскелетом. Кроме того, они отличаются от зародышевого слоя, из которого они происходят. Экзоскелет происходит из эктодермы, а Эндоскелет — происходит из энтодермы или мезодермы. Еще одно отличие, что Экзоскелет — это жесткая структура, клетки которой отмершие, а Эндоскелет — это гибкая структура, клетки которой являются живыми.
Вам также может понравиться
Разница между Синхондрозом и Симфизом
Ключевое различие между Синхондрозом и Симфизом заключается в том, что Синхондроз представляет собой хрящевой сустав, в котором кости соединяются гиалиновым хрящом, в […]
Разница между Толстой кишкой и Кишечником
Основное различие между Толстой кишкой и кишечником состоит в том, что Толстая кишка является основным отделом кишечника, который состоит из четырех частей: […]
Разница между Нематодами и Цестодами
Основное различие между Цестодами и Нематодами заключается в том, что Цестоды — это ленточные черви, которые относятся к типу Platyhelminthes, тогда как Нематоды — это […]
Разница между Мужским и Женским скелетом
Ключевое различие между Мужским и Женским скелетом наиболее ярко можно увидеть в костях области таза. Мужской таз более узкий и имеет форму сердца, […]
ЭКЗОСКЕЛЕТ
Смотреть что такое «ЭКЗОСКЕЛЕТ» в других словарях:
экзоскелет — сущ., кол во синонимов: 1 • экзоскелетон (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Экзоскелет — У этого термина существуют и другие значения, см. Экзоскелет (значения) … Википедия
Экзоскелет (значения) — Экзоскелет устройство, предназначенное для усиления мускульных усилий человека. Экзоскелет фирмы Honda устройство для людей с проблемами опорно двигательного аппарата. Экзоскелет (биология) внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных … Википедия
Экзоскелет (биология) — У этого термина существуют и другие значения, см. Экзоскелет (значения). Экзоскелет внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных. Самые старые окаменелые экзоскелеты датируются временем приблизительно 550 миллионов лет назад.… … Википедия
Склерит (экзоскелет членистоногих) — У этого термина существуют и другие значения, см. склерит. Стенки грудных сегментов двукрылых вторично подра … Википедия
Экзоскелеты — Экзоскелет (от греч. έξω внешний и σκελετος скелет) устройство, предназначенное для усиления мускульных усилий человека за счёт внешнего каркаса. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях.… … Википедия
Список персонажей и организаций в F.E.A.R. — Список персонажей компьютерной игры F.E.A.R., F.E.A.R. 2: Project Origin, F.E.A.R. 3 и официальных дополнений к играм. Содержание 1 Армия США 1.1 Ф.Е.А.Р. 1.1.1 Сотрудники F.E.A.R … Википедия
Aliens versus Predator 2 — Эта статья о компьютерной игре. О фильме, см. Чужие против Хищника: Реквием. Aliens versus Predator 2 обложка упаковки игры … Википедия
Скелет — У этого термина существуют и другие значения, см. Скелет (значения). Скелет синего кита … Википедия
Покровная система — Хамелеоны животные, способные изменять цвет кожного покрова Покровная система (лат. integumentum, от in + tegere «покрывать») … Википедия
An экзоскелет (от греч. έξω, экзо «внешний» и σκελετός, скелет «скелет» [1] ) является внешним скелет который поддерживает и защищает тело животного, в отличие от внутреннего скелета (эндоскелет), например, человек. В обиходе некоторые из более крупных видов экзоскелетов известны как «снаряды«. Примеры животных с экзоскелетами включают насекомые такие как кузнечики и тараканы, и ракообразные такие как крабы и лобстеры, а также снаряды некоторых губки и различные группы очищенные моллюски, в том числе улитки, моллюски, клыки, хитоны и наутилус. Некоторые животные, такие как черепаха, имеют как эндоскелет, так и экзоскелет.
Содержание
Экзоскелеты содержат жесткие и устойчивые компоненты, которые выполняют ряд функциональных функций у многих животных, включая защиту, выделение, восприятие, поддержку, кормление и действие в качестве барьера против высыхание в земных организмах. Экзоскелеты играют роль в защите от вредителей и хищников, поддерживают и обеспечивают основу для прикрепления мускулатура. [2]
Экзоскелеты членистоногих содержат хитин; Добавление карбонат кальция делает их тяжелее и сильнее. [ нужна цитата ] Врастания экзоскелет членистоногих известный как аподемы служат местами прикрепления мышц. Эти структуры состоят из хитина и примерно в шесть раз прочнее и в два раза жестче позвоночных. сухожилия. Подобно сухожилиям, аподемы могут растягиваться для хранения упругая энергия для прыжков, особенно в саранча. [3] Карбонаты кальция составляют оболочки моллюсков, брахиоподы, и некоторые трубы полихета черви. Кремнезем формирует экзоскелет в микроскопическом диатомеи и радиолярии. Один вид моллюсков, чешуйчатый брюхоногий моллюск, даже использует сульфиды железа Greigite и пирит.
Некоторые организмы, например некоторые фораминиферы, агглютинировать экзоскелеты, приклеивая к ним песчинки и ракушки. Вопреки распространенному заблуждению, иглокожие не обладают экзоскелетом, так как их тестовое задание всегда содержится в слое живой ткани.
Экзоскелеты много раз развивались независимо; Развилось 18 родословных кальцинированный только экзоскелеты. [4] Кроме того, другие линии произвели прочное внешнее покрытие, аналогичное экзоскелету, как у некоторых млекопитающих. Это покрытие изготовлено из кости в броненосеци волосы в ящер. Доспехи рептилий вроде черепах и динозавров любят Анкилозавры построен из кости; крокодилы костлявый щитки и роговой напольные весы.
Поскольку экзоскелеты жесткие, они ограничивают рост. Организмы с открытыми раковинами могут расти, добавляя новый материал в отверстие раковины, как в случае улиток. двустворчатые моллюски и другие моллюски. Настоящий экзоскелет, как у членистоногих, должен быть сброшен (полинявший), когда он перерастает. [5] Под старый создается новый экзоскелет. После того, как старый будет сброшен, новый каркас станет мягким и податливым. Обычно животное остается в логове или норе на это время, [ нужна цитата ] так как в этот период он довольно уязвим. После, по крайней мере, частичного застывания организм будет набирать вес, чтобы попытаться расширить экзоскелет. [ двусмысленный ] Однако новый экзоскелет все еще может в некоторой степени расти. [ нужна цитата ] Животные отряда членистоногих, такие как ящерицы, амфибии и многие другие животные, сбрасывающие кожу, являются неопределенными производителями.[1] Животные-неопределенные производители постоянно увеличиваются в размерах на протяжении всей своей жизни, потому что в этом случае их экзоскелет всегда заменяется. Неспособность избавиться от экзоскелета после того, как он вырос, может привести к тому, что животное задохнется в его собственном панцире, и не даст подрастающим взрослым достичь зрелости, что не позволит им размножаться. Это механизм, лежащий в основе некоторых пестицидов от насекомых, таких как Азадирахтин. [6]
Палеонтологическое значение
Экзоскелеты, как твердые части организмов, очень полезны для помощи в сохранении организмов, мягкие части которых обычно гниют, прежде чем они могут окаменеть. Минерализованные экзоскелеты можно сохранить «как есть», например, в виде фрагментов раковин. Наличие экзоскелета позволяет использовать несколько других способов окаменелость. Например, жесткий слой может противостоять уплотнению, позволяя формировать плесень организма под скелетом, который впоследствии может разрушиться. [7] В качестве альтернативы, исключительная сохранность может привести к минерализации хитина, как в Burgess Shale, [8] или преобразованный в стойкий полимер кератин, которые могут противостоять гниению и восстанавливаться.
Однако наша зависимость от окаменелых скелетов также значительно ограничивает наше понимание эволюции. Только те части организмов, которые уже были минерализованный обычно сохраняются, например, раковины моллюсков. Помогает то, что экзоскелеты часто содержат «мышечные шрамы», отметки в местах прикрепления мышц к экзоскелету, что может позволить реконструировать большую часть внутренних частей организма только на основе его экзоскелета. [7] Наиболее существенным ограничением является то, что, хотя есть 30 с лишним тип Из живых животных две трети этих типов никогда не были обнаружены в виде окаменелостей, потому что большинство видов животных имеют мягкое тело и разлагаются, прежде чем смогут окаменеть. [9]
Эволюция
Химия океана также может определять, из каких минералов состоят раковины. Карбонат кальция имеет две формы: стабильный кальцит и метастабильный арагонит, который стабилен в разумном диапазоне химических сред, но быстро становится нестабильным за пределами этого диапазона. Когда в океанах содержится относительно высокая доля магния по сравнению с кальцием, арагонит более стабилен, но по мере снижения концентрации магния он становится менее стабильным, поэтому его труднее включить в экзоскелет, поскольку он будет растворяться.