褐色脂肪组织

褐色脂肪组织 式中,E是某个元素的总量,C是单位重量的平 均含量,w是相同单位的干重生物量,s是单位 面积上元素现存量,A是面积. 由于动物身体元素含量与体重,年龄有关, 分不同季节找出它们的回归关系,预测动物身 体各元素的含量,便于将所得数据用于不同类 型的物质流计算. 3小哺乳动物物种间比较 不同种动物的身体元素组成各有其遗传特 点,具有种的特性.Nabholz(1973)分析了9个 物种的14种元素,发现其中1O种元素含量有 种间差异,Fe元素的含量种间差异最大. 在动物机体里,钙与镁的比值,直接影响代 谢的糖酵解作用,又是能量代谢中的重要因素, 且与钙,磷比值有线性关系.研究得出4种小型 啮齿类钙镁比值有不同的数值变化范围,这比 值范围可能代表不同种属能量代谢类型. 4动物粪便沉积在不同檀物群落中的量 j9/工 ) 研究动物粪便中元素组成,对评价动物在 生态系统元素循环中的作用具有重要价值.测 定动物粪便中元素的含量,根据不同植物群落 计算动物粪便沉 中动物的种群密度(No./ha), 积在植物群落中的量(g/ha). 5参考文献 1马世驶.中国生志学发展战略研究北京:中国经济出版 社,1991t186~202 2陈俨侮内蒙古锝林河流域四种小型啮齿类若干身体组 成成分时研究.兽类学报,1989,9(2)r146,153. 3G~lley.F.B.SumllMammals,theirproductJvJtyand populsti~ndynamicsCambridgeUniversityPresa, Londoa:1975,205~221. 4C-~reckiAandL.8zafraek.Biosenc0nntsinthe bodie~oftwospeciesofrodents.ActaThetiologica. 198126(21)341~347 5zIot]n.R.I.ndK.Khodashova.Theroleofannals _玎biolociIcyclingoffore一s~eppeecosy~teras.Dow. den,Hu矗hi?son&Ross,Im1980,77~117. 褐色脂肪组织 童益蛳师献学物…?s『,? 摘要介绍,一种特异化的产热组织——褐色脂肪组织(Brownadiposetissue, 卧 /麓篓篓苎差{f两彦黪关键词褐色脂肪组织适应性产热非偶联呼嘲闭LJ可?., BAT在进化过程中仅见于恒温动物,而且 只在有胎盘的哺乳类中出现.在其他哺乳动物 (如有袋类,单孔类)以及鸟类中是否存在,目前 尚有争论.多年来的研究证明,BAT不仅从表 观及结构上有别于白色脂肪组织(whiteadi— posetissue,WAT),而且具备独特的生理功 能. 1BAT在体内的分布殛特征 BAT主要分布于肩胛间,肩胛下,胸部,肾 周等区域.电镜观察发现组织中有大量的毛细 血管渗入,并且组织细胞中线粒体的数量很高. 丰富的血红蛋白以及细胞色素(线粒体中)使组 1996年第a1卷第5期生物学 织呈现红褐色,故名褐色脂肪组织.此外,BAT 细胞的核呈圆形,位于胞浆的中央,周围密布着 小脂滴,叉名”多空泡性脂肪组织.而白色脂肪 细胞中通常只含一个大脂滴,把细胞核挤向胞 质的边缘. 2BAT的功能——适应性产热 与白色脂肪相似,BAT可以合成和分解甘 油三脂,具有储能作用.BAT细胞能直接氧化 脂肪酸,释放热能.有关研究表明,BAT的产热 能力比WAT高60~80倍.BAT首先是在冬 眠动物中发现的,早期的研究也多集中于冬眠 哺乳类.当日汨BAT的功能不甚明确,有些学 通报一19— 者称之为”冬眠腺.7O年代初期,大量解剖学 和比较生理学的实验证明,BAT产热不仅在冬 眠动物苏醒复温过程中发挥作用,而且是新生 哺乳动物防止体温下降的重要热源.BAT在冬 眠动物体内终生存在,在冬眠季节尤其发达.新 生哺乳动物尚不具备完善的体温调节机制,体 内也有发达的BAT.早成性动物(如羊)出生 时,BAT占体重的1.5左右,且代谢活联}晚 成性动物(如大鼠,小鼠)出生后4,5天,BAT 产热能力最强;具胎后发育的动物(如仓鼠,更 格卢鼠)出生大约2周后才有明显的BAT由 此而知,BAT是保护哺乳动物幼体正常发育的 适应性产物.随着体温调节机制发育的日趋完 善,BAT在成年动物体中呈萎缩状态.在温暖 环境中,成年动物的BAT产热能力低下,当接 受寒冷,短日照等环境因素的刺激时,BAT产 热以维持恒定的体温,并且其产热能力随抵御 寒冷的需要而调节.在冷环境中适应几周的哺 乳动物,体内BAT的含量明显增加,BAT的产 热能力随之可提高几倍到十几倍.可见BAT 是一种高度特异化的产热组织,它的发生及产 热活性随不同物种或同种动物的不同发育阶段 及适应状况而异. BAT产热还是调节体内能量平衡(即能量 摄入与消耗平衡)的主要因素之一.长期富养的 大鼠,其BAT产热成倍增加,以此来消耗过剩 的营养摄入,保持体重的稳定.当动物摄取高糖 份低蛋白食物时,BAT的产热活动也显着增 强,说明动物利用大量劣质食物来满足自身营 养需求(如蛋白质,维生紊等)的同时又可通过 BAT产热消耗掉多余的糍量.相反,当动物处 于禁食,妊娠或哺乳期时.BAT产热极不明显, 这样动物可以把能量更有效地投入到生存或繁 殖的需要中去.现已证明,BAT产热功能的先 天缺陷或损伤都能导致动物肥胖症的发生 3BAT独特的产热机制——非偶联呼吸 线粒体是有机体的动力工厂.在一般细胞 中.线粒体的呼吸速率(即产热和产能速率)受 组织需能状况及氧化磷酸化的双重限制.BAT 的线粒体除具上述性质外,它的膜上还镶嵌着 生物 一 种特殊的蛋白质大分子.受寒冷,食物产热园 子的刺激时,这种大分子有很高的质子通透性, 从而使线粒体的呼吸绕过氧化磷酸化的限制, 在短时间内释放出大量的热.因此人们把这种 大分子称作”产热素”或.解偶联蛋白(Uncou— p1ingprotein,UCP).在动物机体中,UCP为 BAT所特有,目前已成为区别BAT和wAT 最重要的特征标志. BAT非偶联呼吸产热是在神经系统的精 细调节下完成的在中枢主要受下丘脑神经核 团的控制,外周直接受交感神经的支配.研究最 透彻的是肩胛间的BAT.以大鼠为例,其肩胛 间的BAT由左右对称的两块组成,每块分别 受五条肋问神经支配.其中前四条调节BAT 的产热活性,另外的一条直接支配着BAT的 供血主动脉.BAT的电镜观察发现,几乎每个 细胞都与交感神经末梢相接触,说明BAT细 胞直接受交感神经支配.这样BAT能够对外 界环境的刺激产生敏感而迅速的反应. 下丘脑中枢主要通过肾上能通路把产热 指令输送到BAT.受寒冷刺激时,BAT的交感 神经末梢释放去甲肾上腺素(Norepinephrine, NE),NE与BAT细胞膜上的型受体结合 后,引起一系列的酶促反应,最终激活细胞中的 脂酶.脂酶进一步催化细胞中储存的甘油三醋 水解,生成甘油和脂肪酸.脂肪酸不仅是BAT 呼吸产热的主要”燃料,而且当它积累到一定 浓度时,立即打开UCP的质子通路,启动线粒 体的非偶联呼吸,产热速率急剧增加,达到 BAT产热的激发状态此时BAT的血流供应 约为正常条件下的2倍,以保障BAT细胞呼吸 需氧,并及时把BAT释放的热输送到心脏,大 脑,脊髓等器官. 总之,BAT韵产热活动是通过线粒体的非 偶联呼吸实现的;是在中枢及外周神经系统的 支配下以及各个器官的默契配合下完成的一种 适应性反应. 4结语. 近2O年来,BAT的研究突飞猛进,现已经 深入到生物学科的许多领域.特别是非偶联呼 学通报1996年第31卷第S期 吸机制的揭示,使UCP基因表达的调控以及 BAT功能的模拟成为研究的热点.不久的将 来,人们能全面,深刻地认识动物体的能量代谢 和动物适应寒冷环境的分子机制. 5参考文献 1f巧 IJunqueiraL.C.eta1.BasicHiBIo1qgy.NorwalkCoy,- necticutIAppletoncenturycrof~,1986.124,129. 2CsreyC.eta1.Lifehathecold.FranciscoOxfordI WestviewPre~sboulder,1993,361. f/?萤光及其他动物光 张锦辉(海南教育学院生他幕海口586208) 摘要j萤光产生的原理,生理功能及动物荠存在的3种发光方式,并展望了人 类利用动物光的前景. 关键词 . 苎竺丝兰光萤光素萤光酶导 发光不是动物的基本生理功能,而是某些 动物所特有的一种生理现象.动物光是由光细 胞或光细胞所组成的光器官所产生.动物通过 发光细胞,在神经控制下激发出光量子,将体内 的生物能转变为光能,发射出可见光.不同种动 物发光的颜色,频率,强度各有所异,但其波长 均在450~600nm之间,为一种冷光.就动物发 光的功能来讲,有用于恐吓,迷惑敌害的,也有 用于引诱食饵的,有用于传递信息的,也有作为 求偶信号的……在各色各样的发光动物中,人 , 们最熟悉的莫过于萤火虫了. 1萤火虫发光 萤火虫是属于萤科的夜间活动的小型昆 虫,包括许多属,约有1500种,夜间可发出闪烁 的萤光.萤光的颜色因种而异,有连续3次发出 淡黄色的,有连续5次发出橘红色光的,每次间 隔时间为2,los. 萤火虫幼虫的发光器官位于第8,10腹节, 成虫位于第6,7腹节.发光器的最外层是透明 的表皮,最内层是反光层,表皮与反光层之间是 发光细胞层,它由数干个细胞所构成,为产生萤 光之用.发光器官内分布着神经与气管.发光 细胞内具有所特殊的发光物质——萤光素及萤 光酶.萤光素易被氧化,萤光酶为一种分子量较 小的结晶蛋白,在萤光反应中起催化作用.萤光 1996年第31卷第5期生物学 反应除需萤光紊及萤光酶外,还需0’Mg”和 ATP的参与.总反应式如下: IrH+o.+ATP童AMP+Lo+PPi+H20+hr LH.——萤光素ATP——三磷酸骧昔 AMP——磷酸骧苷PPi——焦磷酸 hr——萤光光子 在萤光反应中,萤光索分子在萤光酶催化 下由ATP激活,使之与氧结合(氧是沿呼吸道 直接通往发光细胞的),萤光素分子中的电子联 迁到高能级,处于不稳定的激发态.当电子跳回 封低能级时,即发出萤光光子.由于ATP能不 断提伪醴量,故萤光分子在不断地被激活中,即 可连续地发出萤光. 萤火虫的萤光强度与ATP浓度成正比关 系.如将萤火虫的萤光器取出,晒干研成粉末放 入玻璃器皿中,用水调和,只能见到少许黄色的 光,若滴入ATP溶液,则会发出明亮的萤光. 萤火虫的发光过程受神经支配若刺激通 往发光器的神经纤维,能诱导其发光,若摘除萤 火虫的调制中枢——萤脑,萤光便终止.但萤光 反应的诱发因子到底是己酰胆碱或是氧,尚无 定论.有人认为萤光是通过神经末梢释放乙酰 胆碱丽引起光细胞产生发光反应的|也有人认 为神经冲动促使光细胞附近的小气管突然释放 空气,由空气中的氧引起发光反应. 通报一21—