節足動物のキューティクル

キューティクルは節足動物の外皮の主要部分を形成します。昆虫の外骨格のほとんどの材料、甲殻類、クモ類、および多足類が含まれます。

形態学

節足動物では、外皮、外部の「皮膚」、または「シェル」は、外胚葉上皮の単層の産物です。その層は、外皮の非細胞内膜である最も深い層の外側または遠位表面に付着している。その非細胞膜は基底膜と呼ばれます。基底膜上の上皮の層は、キューティクルを生成します。これは、キチンの丈夫で柔軟な層として始まります。このような薄くて柔軟なキチンは、伸展しなければ蓄積された液体を含まない体の部分や外骨格の硬い部分の間に関節を形成するなど、柔軟性が必要な外皮の主要な構造部分です。キューティクルの他の部分では、外皮の機能は、装甲領域や顎の噛み部分、または外骨格がほとんどの節足動物の管状肢を形成するような、より硬い材料を必要とします。そのような剛性を達成するために、キューティクルの外側キチン層は、硬化タンパク質または方解石などのより硬く、より脆い材料で含浸され、厚くされ、強化されます。キューティクルのこの主なキチン層がprocuticleと呼ばれています。

ほとんどの陸上節足動物、特に昆虫の前頭葉は、キチンを含まない薄いワックス状の耐水性の外層で外側が覆われています。その外側の層はepicuticleであり、それはprocuticleよりもはるかに薄いです。キチン質の前クチクラは、外側のエキソクチクルと内側のクチクラから形成され、 エキソクチクルとエンドクチクラの間には、独特の染色特性を持つ中皮と呼ばれる別の層があります。堅くて柔軟な内皮は、繊維状のキチンとタンパク質分子が織り交ぜられた層の積層構造であり、エキソクチクルは、主要な肥厚、装甲、および生体ミネラル化が起こる層です。方解石による生物無機化は甲殻類で特に一般的ですが、硬化は昆虫で特に起こります。エキソクチクラは、多くのソフトボディ昆虫、特に毛虫や寄生蜂膜Hy類の幼虫などの幼虫段階で大幅に減少します。

外骨格の硬化プレートは、強石と呼ばれます。強膜は単純な防護装甲である場合がありますが、脚、関節、フィン、または翼などの外骨格の機械的コンポーネントを形成する場合もあります。昆虫または他の多くの節足動物の典型的な体の部分には、4つの主要な領域があります。背部はテルガムです。テルガムに何らかの強石がある場合、それらはターギットと呼ばれます 。腹部は胸骨と呼ばれ、通常は胸骨が付いています。 2つの外側の領域は胸膜（単胸）と呼ばれ、それらが持つ強膜は胸膜と呼ばれます。

昆虫学では、 無毛という用語は、剛毛（毛）または鱗片のない昆虫の体の部分を指すために使用されます。

化学成分

化学的に、キチンはグルコースの誘導体であるN-アセチルグルコサミンの長鎖ポリマーです。グルコース単位間のポリマー結合は、セルロースと同じβ（1→4）リンクです。

修飾されていない形態では、キチンは半透明で、柔軟で、弾力性があり、丈夫です。しかし、節足動物や他の生物では、それは一般に材料の複雑なマトリックスの成分です。それは実際、常に多かれ少なかれ硬化状態にあり、架橋およびマトリックス内の他の分子との結合により硬化または硬化しているタンパク質分子と常に関連しています。動物のいくつかのグループ、最も顕著に甲殻類では、マトリックスは、通常は方解石または外骨格の多くを形成する同様の炭酸塩である硬い鉱物で非常に濃縮され、または支配されさえします。一部の生物では、ミネラル含有量が95％を超える場合があります。そのような構造におけるキチンとタンパク質の役割は、結晶を一緒に保持するだけではありません。結晶構造自体が影響を受けて、応力下での亀裂の伝播を防ぎ、顕著な強度をもたらします。このようなミネラルが豊富なマトリックスの形成プロセスは、バイオミネラル化と呼ばれます。

キチン性節足動物の外骨格の非改変型と改変型の違いは、改変が最小限であるハチの幼虫の体壁を甲虫の甲虫種、またはクモの牙と比較することで見ることができます。両方の例で、硬化による大幅な変更があります。繰り返しますが、大部分が純粋なキチンなどの非修飾有機材料と、硬化したキチンおよびタンパク質の両方と強く対照的に、生体無機化による非常に高度な修飾がある重装甲カニの外皮を考慮します。

脱皮

前述のように、外皮、特にクチクラは、基底膜に付着した円柱または立方上皮細胞の単層の産物です。キューティクルは筋肉のサポートを提供し、昆虫が成長する際の保護シールドとして機能しますが、それ自体は細胞性ではないため、いったん確立されると成長できず、動物が成長するにつれて維持、更新、またはサイズの増加の余地がほとんどありません。したがって、動物は定期的に脱皮または脱皮と呼ばれるプロセスでキューティクルの外部部分を流します 。脱皮の時間が近づくと、できるだけ多くの外皮物質が酵素作用によって内部で消化され、上皮層を通して再吸収されます。その基部が溶解するにつれて、古いキューティクルは、 アポリシスと呼ばれるプロセスで表皮から分離し始めます。

アポトーシスのプロセスの初期に、上皮細胞は古いクチクラと表皮の間に酵素脱皮液を放出します。酵素は内部クチクラを部分的に消化し、表皮は動物が吸収する消化された物質を吸収します。その消化された材料の多くは、新しいキューティクルを構築するために再利用されます。新しいクチクラが十分に形成されると、動物は古い外皮の残りの部分を組み込みの弱線に沿って分割し、目に見える脱皮のプロセスでそれらを流します。迷彩や保護のためにそれらを一緒に。小屋の部分はexuviaeと呼ばれます 。次に、動物は液体または気体を飲み込むことで体を拡張し、その過程で新しい外皮を適切なサイズと形状に伸ばします。新しい外皮はまだ柔らかく、通常は青白く、 teneralまたはcallowと呼ばれます。その後、動物の性質と状況に応じて、数分から数日かかることがある硬化と色素沈着のプロセスを経ます。：16–20