没有血色蛋白的昆虫血液

没有血色蛋白的昆虫血液 话说动物血液的颜色，3，——没有血色蛋白的昆虫血液 2010-12-06 14:16 殷学波 北京自然博物馆 殷学波 除了血紫、血蓝、血绿、红血四种载氧的血色蛋白外，据报道，还有血钒蛋白、血锰蛋白等。 在海鞘类中发现有含钒的血钒蛋白(hemovanadin)，是载氧体，像这种含有钒色原的血细胞称为钒细胞。含有三氧化二钒的血液为绿色，含四氧化二钒的蓝色，含五氧化二钒的为橙色。 血锰蛋白，即江珧球蛋白(pinnaglobin)，也具有呼吸色素的性质。血锰蛋白存在于一种海蚌——瓣鳃纲热江珧属江珧的血液中，含有0.35%锰元素。该蛋白质为无色，但在空气中与氧结合可变为褐色。 在有血液存在的动物中，并非所有的血液中都有血色蛋白。如软体动物中圆田螺的血液内不含任何血色蛋白，因此是无色的，氧气的运输由血浆中的血清蛋白来完成。 昆虫的血液其实一个运送营养物质和代谢废物的内部介质，所以又称血淋巴，由血浆和血细胞组成，因呼吸作用在气管中进行，故昆虫的血液无呼吸色素。 节肢动物门昆虫的循环系统不像哺乳动物那样具有与体腔完全分离的分级网管系统，它的整个体腔就是血腔，所有内部器官都浸浴在血液中。昆虫的血液兼有哺育动物的血液及其淋巴液的特点，昆虫的血液由血淋巴和悬浮在其中的血细胞组成，血液中无血色蛋白，不能携带氧，只能运输营养物质、激素及代谢废物等。所以昆虫大量失血后，不会危及生命安全，但可能破坏正常的生理代谢。 昆虫的循环系统没有运输氧的功能，氧气由昆虫呼吸系统的气管系统直接输入各种组织器官内。昆虫的呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管系统，包括在昆虫体内呈现一定排列的管状气管以及分布于各组织细胞间的微气管和气管在虫体两侧的气门，此外还包括由气管转化成的气囊等组织结构。昆虫通过这一管状气管系统直接将氧气输送给需氧组织、器官或细胞，昆虫呼吸所需氧气，大都是通过微气管壁扩散进组织和细胞中去的。 体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的扩散作用就能够满足呼吸的需要，但对行动活泼和飞行的昆虫来说，耗氧量大大增加，此时除去气体扩散作用外，还需要有通风作用来保证氧的迅速供应，并尽快地排除体内产生的二氧化碳。昆虫为了有效地进行通风作用，气管系统产生了两种适应结构，即气管本身具有伸缩性和气囊可被血压或体躯弯曲等压缩，现出风箱作用。 昆虫属于节肢动物门，而且还是该门最大的类群。其他节肢动物血液中含有血蓝蛋白。昆虫由于进化形成了复杂的气管系统可直接把空气中的氧运输到组织，因此血蓝蛋白从其血淋巴中消失。但是昆虫体内，人们找到了与血蓝蛋白具有同源关系的六聚蛋白(hexamer)，该蛋白又可分为富含芳香族氨基酸的和富含甲硫氨酸的两个类群。 昆虫开放式循环系统的特点是血压低，血量大，并随着取食和生理状态的不同，其血液的组成变化很大。相应地，昆虫血液的颜色也主要是由取食和生理状态决定的。 昆虫的血液常有各种颜色，常见的有黄色、橙红色、蓝绿色和绿色等，它们血液中所含的色素物质使得其血液呈现出特定的颜色，如大天蚕蛾中有α-胡萝卜素、核黄素和黄素-核苷酸;家蚕中的黄酮、荧光素和叶酸;菜粉蝶的幼虫血液的绿色是因为黄色蛋白(其辅基为β-胡萝卜素和叶黄素)和一种蓝色蛋白(其辅基为胆绿素)共同存在的结果。在散居型飞蝗绿色血液中也有类似的成分，但是，一种绿色蝽的绿色血液是由于一种β-胡萝卜素-蛋白复合体和一种近似花青素存在的结果。昆虫血液中的这些色素一般认为是从食物中获得的。 另外，昆虫血液的颜色有的还与性别、变态有关，如菜粉蝶的幼虫、蛹和成虫的血液，雌的为绿色，雄的则为黄色或无色。有一种喜欢吃幼竹笋昆虫的血液是白色的。大多数昆虫的血液都不一样。 动物血液的颜色 张世彪 各类动物的血液由于组成成分及其生理状态的差异而在颜色上也有所不同，如绝大多数脊椎动物的血液是红色的，无脊椎动物的血液则有的呈蓝色，有的呈紫红色、绿色等。 那么，动物血液的颜色到底是由什么决定的呢,有人认为血液的颜色取决于所含某种离子的颜色，如认为脊椎动物和蚯蚓等的血液呈红色是由于铁离子的存在;蓝色血液是由于铜离子的存在等[事实上Fe2+在水溶液中为浅绿色，Fe3+一般为黄色;Cu2+只有在Cu(H2O)2+4状态呈蓝色，其余均为无色]。笔者认为，诸如这些说法都是不正确的，因为这些离子一方面并不显示该种动物血液的颜色，否则像脊椎动物的动脉血为鲜红色而静脉血为暗红色的这种颜色的变化就无法解释了，因为动脉血和静脉血中铁离子并没有发生化合价的变化。另一方面，这些离子在血液中并不是孤立存在的，如Fe2+存在于血红蛋白的辅基--血红素中，原卟啉与Fe2+形成四配位体螯合的络合物，其外围被血红素分子的珠蛋白链的氨基酸残基包围着以提供飞机型低介电的环境保护Fe2+不被氧化为Fe3+。同样，有些动物血液中的Cu2+也是和蛋白质结合在一起的，所以动物血液的颜色不一定就呈现某种离子的颜色。 动物血液呈现什么颜色，要看血液中生色物质所吸收的光是哪些可见光，如果吸收的某种或某些可见光，则显示出的颜色就是这些颜色的互补色，或者说对哪种光不吸收或吸收的较少则显示出该种颜色，正如叶绿素对绿色光几乎不吸收而使其呈现绿色一样。血红蛋白的血红素分子有11个双键，共轭双键所吸收的可见光使得血红蛋白呈红色。然而，血红蛋白在氧合状态和脱氧状态下由于构象的变化使得它们的吸收光谱也有所不同。所以，氧合血红蛋白最终呈现的颜色是红色，脱氧血红蛋白的颜色是紫蓝色。因此，脊椎动物血液中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白所占的比例就决定了动脉血和静脉血的颜色。在一些无脊椎动物中，多数动物的血液不含血红蛋白，如软体动物(头足动物和石鳖属等)以及节肢动物(虾、蟹及肢口纲的鲎)所含的是血蓝蛋白。血蓝蛋白分子由Cu2+和1个约200个以上氨基酸的肽链结合而成，和血红蛋白一样，该呼吸色素的颜色也与其状态有关，在氧和状态下为蓝色，在非氧和状态下则为无色或白色。有些多毛虫(如帚毛虫科、绿血虫科)的血液中含有血绿蛋白，钙蛋白也含有铁离子，化学性质与血红蛋白相似，氧合时呈红色，而非氧和状态下却呈绿色;另外，像星虫、多毛虫纲的长沙蚕属及腕足动物中的血液中也有一种含 铁的蛋白叫血褐蛋白，该蛋白不含卟啉结构，氧和状态下显紫红色，而非氧和状态下为褐色。 值得一提的是昆虫的血液，昆虫的血液其实一个运送营养物质和代谢废物的内部介质，所以又称血淋巴，由血浆和血细胞组成，因呼吸作用在气管中进行，故昆虫的血液无呼吸色素。昆虫的血液也常有各种颜色，常见的有黄色、橙红色、蓝绿色和绿色等，它们血液中所含的色素物质使得其血液呈现出特定的颜色，如大天蚕蛾中有α-胡萝卜素、核黄素和黄素-核苷酸;家蚕中的黄酮、荧光素和叶酸;菜粉蝶的幼虫血液的绿色是因为黄色蛋白(其辅基为β-胡萝卜素和叶黄素)和一种蓝色蛋白(其辅基为胆绿素)共同存在的结果。在散居型飞蝗绿色血液中也有类似的成分，但是，一种绿色蝽的绿色血液是由于一种β-胡萝卜素-蛋白复合体和一种近似花青素存在的结果。昆虫血液中的这些色素一般认为是从食物中获得的。另外，昆虫血液的颜色有的还与性别有关，如菜粉蝶的幼虫、蛹和成虫的血液，雌的为绿色，雄的则为黄色或无色。 (本文发表于由陕西师范大学出版社1998年出版的《生物教学艺术探索》第二辑中)