全 文 ：蓖麻蚕卵壳的微区元素含 t 和
脑激素的作用 *
夏邦颖 郭 郭
(中国科学院动物研究所 , 北京 )
一 、 引 言
昆虫的卵母细胞在卵黄沉积完了之后 , 接着由滤泡细胞分泌卵黄膜前体物质包围卵母细
胞 , 形成一层卵黄膜 ;随后滤泡细胞合成和分泌出卵壳蛋白 ,依次沉积于卵母细胞外 ,凝聚固化
而成卵壳 〔1 . 昆虫卵壳多呈片层状结构 , 不同种类的昆虫卵壳结构特征 、 生化性质和物理性质
彼此不同 , 皆依种类而异 . 卵壳中的主要成分是卵壳蛋白 , 尚含有少量无机元素 , 在维系卵壳
蛋白高级结构中起一定作用 , 从而影响着卵壳的硬度 .
过去 F ur en a ux 和 M ac k甲2 ,曾用火焰光谱法分析了家蟋蟀卵壳中的元素成分 , 作者近年
首次利用能量色散 X 射线能谱仪分析了家蚕 、 柞蚕 〔3] 和蓖麻蚕 .[] 等卵壳中的元素成分 , 但尚未
进行定量分析 .
关于昆虫卵壳的形成是否受激素调节 , 过去尚无直接报道 . 作者近年在研究家蚕脑激素
在蓖麻蚕无脑蛹卵巢发育过程中的效应 ,注意到无脑蓖麻蚕蛹一经注射脑激素处理后 , 无脑蓖
麻蚕蛹的卵巢就迅速发育起来 ,最后在卵母细胞外有卵壳形成闭 , 并比较了正常卵壳和经脑激
素处理后的无脑蓖麻蚕蛹卵巢中所形成的卵壳的超微结构 ,表面结构 ,氨基酸组成以及微区元
素成分 , 本文利用 X 射线能谱仪和电子计算机程序侧定和计算蓖麻蚕卵壳微区元素相对百分
含量 ,并比较经脑激素处理后的无脑蓖麻蚕蛹卵巢中所形成的卵壳中微区元素相对百分含量 。
二 、 材料 和 方 法
从发育成熟的蓖麻蚕蛹卵巢管中解剖出卵壳 , 用刀片切出横截面 ,用导电胶粘于金属样品
台上 ,经过在真空条件下旋转蒸涂碳膜后 ,备用 .
蓖麻蚕卵壳微区元素分析 , 系利用 J SM 一 35 C 型扫描电子显微镜及 E D A x 91 0 型 X 射
线能谱仪对卵壳截面不同部位的微区进行元素定性和定量分析 . 扫描电子显微镜中电子束加
速电压 15k v ,电子束中的电子冲击卵壳样品内层 、 中层和外层部位的微小区域 ,其所含不同元
素电离时所产生的 X 射线量子的能量和波长都不同 ,具有不同能量的 X 射线经检测后 , 即可确
定样品中特定区域的除超轻元素以外的组成元素 , 并利用 x 射线能谱仪联机的无标样方法 ,分
析了各选区卵壳的微区元素含量 .
由锉飘移硅单晶半导体检测器收集到的电荷积分成电脉冲 ,经前极放大后 ,再转成电压脉
冲 , 输入多道分析仪 , 多道分析仪分辨进人脉冲的不同电位 , 并将每一能带的脉冲电压进行积
本文 1 9 8 5年 8 月 12 日收到 .
. 中国科学院科学基金资助的课题 .
第 12 期 科 学 通 报
分后 , 由此而产生一能谱 ,显示在荧光屏上 , 谱线的位置代表元素的种类 ,脉冲的数 目反映元素
的含量 , 由电子计算机程序 , 以无标样方法 , 计算卵壳中各元素相对百分含量值 ,在输出终端打
印出结果 。
7 .7 7
2 .6 1 7乃蓝
7
.
7 8
图 l 蓖麻蚕卵壳微区元素分析 x 射线能谱图
a
.卵壳内层 ; b .卵壳中层 ; 。 .卵壳外层 .
图中各元素能谱峰依次为 :
人 l (凡 1 = 1 . 斗8 7 k e v ) 、 5 5 (尤。 : 二 1 . 7斗o k e v ) 、 p (凡 : = 2 . o l k e v ) 、
S (K
。 :
= 2
.
3 0 8 k e v )
、 C I (天 a , = 2 . 6 22 k e v ) 、 K (凡 : 二 3 . 3 12 k e v ) 、
C a ( aK
: 二 3 . 6 9 1k e v ) 、 C u (尺。 , = 8 . 0 4 0 k e v )
实验中还利用红外光谱对蓖麻蚕卵壳进行分析 .
科 学 通 报 1 9 8` 年
三 、 结 果和讨 论
蓖麻蚕卵壳厚约 3 4产m , 实验中测定了蓖麻蚕卵壳内层 、 中层和外层微区元素百分含量 ,
卵壳内层 、 中层和外层选区分别相当于卵壳内层平行片层区 、 卵壳中部倾斜片层区和卵壳外缘
不规则片层区 〔们 . 卵壳各微区元素 X 射线能谱图如图 l 所示 . 结果列入表 1 中 .
图 1 中示蓖麻蚕卵壳中 , 除超轻元素 (原子序数 l一 10 的元素 , 如 H 、 c 、 0 和 N 等 )以
外 ,含有 lA 、 iS 、 P 、 S 、 lC 、 K 、 C 。 和 c u . 卵壳内层 , 中层和外层中皆含有丰富的 s 和 cI ,
并含有一定量的 lA 、 C : 和 c u , 并含有少量的 is 、 P 和 K .
表 1 蓖麻蚕卵壳微区元素分析
卵壳内层 卵壳中层 卵壳外层
元素 1.— 月一下 - 一-一一了二了万下 .厂一一一一万一一— 一万下二二丁丁l 重量 (% ) 1原子 (% ) 1称卿餐麦 } 重量 (% ) } 原子 (% ) }怀少夏煲左— }— }— }一上竺 - }— }— I一竺兰一A , } “ · 2 1 ’ 0· 6 } 5· 9 } ’ 3 · , } ` 6· 7 }} “ · 7 } 。· 9 } 2 8· 7 } ” · ` 1 0· ` } ” ` · `} 0 · 6 } “ · 6 } “ 2 · 8 } 0· ` } 0· ` } 9 7· 3
}
3` ·全 } 3 4· 3 } 2 · 3 1 3 3 · 0 } 3弓· 6 1 ’ · 4
!
”全·二 1 “ 5· 9 } 2 · 2 】 ` , · ` } 3 8 · ` } _ ` · 5
!
。 · ”
}
“ · 4
}
5 0
·
6
{
“ · ,
}
” · 8
}
` 5 · 6
}
2
·
7
}
“ · 3
}
` 2 · 斗
}
3
· 斗
1 乙 7 } “
·
u
} 9
·
l } 5
·
0 1 ` 3 · , } 1 0
· ” 土 ,二 I _ 6 ·七
。 “ , 、 }二二 , ` 、 ! 标准误差月 生月主 、 /口 j I L习飞 J 、 / ` J 卫 了` 甲 、— }— 卜止二竺一” · 9 } “ · 3 } 2 · 8“ } “ 1 “
0
·
7
}
o
·
7 】 ` 3 · 2
3 0
·
6
}
3 2
·
9
}
` · 2
5 0
·
9
}
“ 9· 斗
}
` · 0
“ · 2 【 “ · 2 } 3 8 · 3
2
·
2
}
` · 9
1
“ · 3
6
·
6 1 3
·
6 ! 7
·
0
昆虫卵壳中一般含卵壳蛋白 95 多 ,超轻元素以外的元素含量约 占卵壳重量的 5并 ,由此计
算硫约占卵壳百分含量的 1 . 5异 ;氯约占卵壳百分含量的 2 . 2多 ; 钙约占卵壳百分含量的 。 . 15 多 ;
硅约占卵壳百分含量的 0 . 05 务 .
蓖麻蚕卵壳内层 、 中层和外层中皆含有较多的硫 , 作者曾分析了蓖麻蚕卵壳氨基酸组成 ,
其中胧氨酸占 2 . 5外〔4 , . 进一步实验分析 , 当用二疏基赤癣醇处理该卵壳蛋白溶液 , 可使其紫
外吸收光谱中的构象峰消失 , 说明双硫键在维系该卵壳蛋白高级结构中起重要作用 .本实验利
用红外光谱分析了蓖麻蚕卵壳 , 在波数 4 6 5 c m 一 ` 处有双硫键吸收峰 , 是双硫键伸张振动的贡
献 . 蓖麻蚕卵壳中双硫键的存在是卵壳的重要结构力之一
蓖麻蚕卵壳中含有二价和多价金属元素 , 可在卵壳蛋白的双梭氨基酸残基之间形成二价
金属桥键 . 进一步实验证明乙二胺四乙酸二钠盐可鳌合该卵壳蛋白中的二价金属离子 ,从而
部分破坏蓖麻蚕卵壳蛋白的高级结构 , 可见由二价金属离子所形成的桥键是蓖麻蚕卵壳中的
另一种重要结构力 .
对蓖麻蚕卵壳的红外光谱分析 ,还鉴定卵壳蛋白分子间有氢键存在 , 在波数 3 3 o oc m 一 , 处
有由 N 一 H 基团参与形成氢键所贡献的吸收峰 .
实验中还对蓖麻蚕无脑蛹经脑激素处理后发育起来的卵巢中所形成的卵壳 , 进行微区元
素含量分析 ,结果如表 2 所示 .
经脑激素处理后所形成的卵壳中仍是含有丰富的 lC 和 S , 并含有一定量的 lA 、 K 和
C a , 以及少量的 iS 和 P , 但没有 c .u
蓖麻蚕卵壳是滤泡细胞多基因族表达的产物 , 而卵壳中所含 (超轻元素以外的 ) 元素成
第 乒 期 科 学 通 报
表 2 蓖麻蚕无脑蛹经脑激素处理后所形成的卵壳微区元素分析
_ _
{
. ”日壳内层
}
. ””壳中层 .
_ }
””壳夕卜层
〕 L系 1 1 1 ~ ~ 、 , 一 1 1 1 一 ~ 、 。 一 1 1 1 ~ ~ 、 。 一— 产竺}竺坚1}竺矍二}目里垦l竺{-…竺竺 }二鳖己健垦竺…竺竺二{~竺矍里一A , 1 3 · 9 { “ · 9 } ` o · 4 } ” · ` } 5 · 3 ! 5 · 9 } 5· 9 { 7 · 5 } “ · 2“ ` } ” } 。 1 ” } ` · ` } ` · 斗 } ` 3 · 6 } ` · 。 { ’ · 2 1 ` 7· 6”
}
口
}
0
}
。
1
2
·
0
}
2
·
,
}
” · 斗
1
。 · 9
}
’ · ’
}
` 7· 5
”
}
“ 9 · 2
}
3 ,
·
4
}
2
·
5
}
“ 2 · 2
{
2呼· 0
}
2
· 斗
}
“ 3 · 7
1
2 5
·
4
}
2
·
4
C ,
}
5` · 2
1
5 0
·
0
}
“ · 2
}
5 3
·
4
}
5 2
·
2
}
` · 8
}
52
·
3
}
” 0 · 8
}
` · 8
K
}
’ ` · 2
!
” · S
}
” · 7
1
” · 9
}
7
·
9
}
’ · 2
}
’ o · 0
}
” · 8
}
5
·
0
C a
l
“ · 6 1 ”
·
u { ’ 0
·
9 } 8
·
3 1 7
·
, } ’
·
, } “
·
,
I
头 3 ! 7
·
o
一分是滤泡细胞合成和分泌卵壳蛋白过程中 , 同时分泌出来的 , 这些元素成分参与卵壳的凝聚固
化的形成过程 ,一些元素的种类和含量相对稳定 ,但有一定的变化 . 在经脑激素处理后的无脑
蓖麻蚕蛹卵巢中所形成的卵壳具有类同的主要元素种类和含量 , 这意味着脑激素在调控滤泡
细胞卵壳蛋白多基因族的表达过程中 , 在一定程度上影响着滤泡细胞对一些种类元素的摄取
和分泌 , 使之参与卵壳的形成 .
致谢 : 工作中承北京化工研究院电镜室协助 x 射线能谱仪分析样品 ,在此表示感谢。
参 考 文 献
[ 1 ] 夏邦颖 , 自然 , 5 ( 1 9 8 2) , 4: 2斗6一 2 5 1 .
[ 2 1 F u r
. , e a u x , p
.
J
.
5
.
& M a e k e y
, A
.
L
. ,
J
.
U l t
r j s t r u c t u r o R o s o a , c五 , 3 5( 19 7 2 ) , 3」3一 3 5 9 .
〔 3 ] 夏邦颖 、郭邪 , 科学通报 , 2 7 ( 1 9 8 2) , 9 : 56 1一 5 6 3 .
〔 4 ] 夏邦颖 、郭邪 , 生物化学与生物物理学报 , 1 7 ( 19 8 5 ) , 2: 2 0 5一 2 1弓.
.
9 44 科 学 通 报 1 9 8 6 年