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Exoesqueleto

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição do exoesqueleto

Um exoesqueleto é a cobertura rígida encontrada no exterior de muitos animais, particularmente invertebrados, como artrópodes e moluscos.

Assim como o endosqueleto interno dos vertebrados, o exoesqueleto é responsável por apoiar a estrutura do corpo de um animal.

O exoesqueleto também fornece proteção contra ataques contra predadores e danos acidentais dos órgãos internos macios. Além disso, devido às qualidades à prova d’água dos tecidos esqueléticos, um exoesqueleto atua como uma barreira e protege os organismos da dessecação.

Nos artrópodes, os músculos são ligados diretamente ao interior do exoesqueleto – entre os endosqueletos dos vertebrados, onde os músculos são conectados ao esqueleto por tendões e ligamentos. Essa conexão direta significa que existe uma área de superfície maior para o músculo se apegar, permitindo movimentos e força poderosos. Além disso, os membros articulados, que conectam as placas exteriores rígidas, permitem uma ampla gama de movimentos disponíveis.

Embora os ossos encontrados nos endosqueletos sejam bastante leves, os materiais que compõem a estrutura dos exoesqueletos são relativamente pesados. Isso limita o tamanho para o qual um organismo com um exoesqueleto pode crescer, que é uma das razões pelas quais os insetos têm corpos pequenos.

A imagem mostra insetos do filo de Arthropoda. Cada um tem uma forma de exoesqueleto.

Tipos de exoesqueleto

A cutícula do artrópode

O exoesqueleto de animais dentro do filo Arthropoda consiste principalmente em um revestimento chamado cutícula. Isso é formado por camadas vivas e não vivas. A camada viva é uma fileira de células epiteliais que repousam em uma membrana basal. Essas células secretam o material não-viva da cutícula.

Na superfície externa da cutícula, há uma camada fina e cerosa chamada epicutícula. O epicutículo é formado por três camadas; A camada interna é a cuticulina, feita de lipoproteínas. Além disso, há uma camada cerosa, que atua para reter água dentro da cutícula e rejeitar a água do lado de fora. Essa camada de cera é altamente frágil, portanto, é protegida pela ‘camada de cimento’ mais externa.

O procutículo interior é feito principalmente a partir de quitina, um material translúcido e fibroso que consiste em polissacarídeos modificados contendo nitrogênio. Essa forma de carboidrato é semelhante à celulose encontrada nas paredes celulares das plantas.

O procutículo consiste em duas partes, o endocutículo e o exocutículo.

O endocutículo interior é uma estrutura de cor pálida e altamente flexível, formada por fibras entrelaçadas de moléculas de quitina e proteína.

Dentro do exocutículo, a quitina é reforçada para adicionar dureza e força ao exoesqueleto através do processo de esclerotização. Isso envolve a reticulação de várias proteínas para formssclerotina, um pigmento de cor escura que coloram a cutícula de vários insetos, como besouros, milípedes, aranhas e escorpiões.

Às vezes, a quitina também é combinada com carbonato de cálcio em um processo chamado biomineralização. Nos artrópodes, a biomineralização é mais comumente usada para endurecer as conchas de crustáceos, como caranguejos, camarão e líquido de madeira.

Os componentes endurecidos formados são chamados de escleritos. Essas podem ser as placas que formam a armadura protetora do exoesqueleto, ou podem assumir a forma de partes mecânicas do corpo, como garras, pernas, articulações, radula e asas.

A concha

Animais do filusca filo geralmente têm um exoesqueleto na forma de uma concha; Isso inclui caracóis e galhos gastrópodes, mexilhões bivalves, ostras e amêijoas, quitões e cefalópodes Nautilus.

A concha consiste principalmente em carbonato de cálcio e proteínas chamadas conciolinas, que são secretadas pelas células epiteliais em um tecido do molusco chamado manto.

As camadas da concha são geralmente um dos dois tipos: a camada externa calcária e a camada interna perolada.

A camada mais externa – o periostracum – consiste em proteínas da conciolina orgânica. A camada do meio é o ostracum; Isso é formado por prismas altos, empilhados verticalmente e fortemente compactados de carbonato de cálcio. Essas duas camadas são secretadas por uma faixa de células na borda do manto, para que a concha cresça a partir da borda externa.

A camada mais interna é a camada hipostracum ou nacreosa. Isso consiste em plaquetas finas e planas de aragonita, uma forma de carbonato de cálcio. Os discos hexagonais são empilhados horizontalmente em uma formação semelhante à de uma parede de tijolos, dando ao material grande força. Essa camada iridescente de nácar – comumente chamada de ‘Mãe de Pearl’ – é secretada diretamente das células epiteliais no manto. A conciolina está presente no periostracum e nas camadas nacreos, ajudando a cimentar os prismas cristalinos juntos.

Moldura

Devido às propriedades físicas da estrutura do exoesqueleto que não vive, há restrições às possibilidades de crescimento. Embora certas criaturas, como moluscos, sejam capazes de cultivar suas conchas adicionando material às bordas, a maioria dos exoesqueletos deve ser derramada, mudando e depois regressiva; Isso contrasta com o endosqueleto vivo da maioria dos vertebrados, que cresce junto com o resto do corpo.

Em artrópodes como insetos e crustáceos, o processo de substituição do exoesqueleto é chamado de ecdise. Isso acontece em três estágios principais.

Em primeiro lugar, à medida que o artrópode cresce, um hormônio esteróide chamado Ecdysona é liberado no corpo; Isso sinaliza o início do processo de muda. O organismo se torna inativo enquanto a cutícula é separada das células epidérmicas subjacentes em um processo chamado apólise.

Um fluido digestivo é então secretado no espaço entre a cutícula antiga e a epiderme, conhecida como espaço exuvial. Esse fluido permanece inativo até que a epiderme secrete um novo epicutículo. É importante observar que a nova cutícula é maior que a antiga, embora, por ser inicialmente tecidual mole, seja capaz de dobrar e rugas sob a cutícula antiga até que esteja pronta para ser usada.

O fluido de muda começa a digerir as camadas internas macias da antiga cutícula por baixo; As proteínas e sais minerais são frequentemente reabsorvidos no corpo.

O estágio final é a verdadeira ecdise, na qual o organismo expande seu corpo absorvendo água ou ar ou aumentando bastante sua pressão arterial. Isso quebra a superfície da cutícula antiga e o animal é capaz de deslizar para fora da antiga caixa do exoesqueleto. Ao inflar, o animal recém -livre é capaz de esticar a nova cutícula e iniciar o processo de esclerotização ou biomineralização para endurecer a superfície.

Embora existam vantagens na muda, como o rebrota de membros danificados e a capacidade de realizar a metamorfose, é um processo extremamente perigoso. Antes de o novo exoesqueleto endurecer (às vezes pode levar vários dias), o interior macio é exposto e é extremamente vulnerável aos predadores. Cerca de 85% das mortes de artrópodes ocorrem durante o período de muda! Por causa dos perigos, a muda de animais geralmente busca abrigo durante o processo, na tentativa de diminuir sua vulnerabilidade.

A imagem mostra uma librélula quadrimaculata, emergindo da cutícula antiga do exoesqueleto após a ecdise.

Termos de biologia relacionados

  • Endosqueleto – A estrutura óssea interna que suporta o corpo de muitos organismos de vertebrados.
  • Esqueleto hidrostático – A estrutura esquelética macia encontrada em alguns invertebrados, consistindo em uma cavidade cheia de fluido chamada coelom.
  • Invertebrado – um organismo dentro do reino animal que não possui uma espinha dorsal.

Questionário

1. De que maneira são exoesqueletos semelhantes aos endosqueletos? R. Ambos são feitos de materiais não-vivos B. Ambos são responsáveis pelo apoio estrutural do corpo C. Eles são feitos dos mesmos materiais de tecido D. Eles estão ligados aos músculos da mesma maneira

Resposta à pergunta nº 1

B está correto. Existem poucas semelhanças funcionais entre os endosqueletos e os exoesqueletos além do que eles desempenham um papel no apoio estruturalmente ao corpo de um organismo.

2. Que substância é usada para endurecer o exoesqueleto através da biomineralização? A. Sclerite B. Ecdysone C. Carbonato de cálcio D. quitina

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. O carbonato de cálcio é combinado com a quitina para fortalecer a cutícula de organismos de casca, como crustáceos. É também o principal componente das conchas moluscas.

3. Qual das alternativas a seguir não é uma característica da cutícula do artrópode? A. A Camada de Cimento B. A Cuticulina C. Chitina D. A Camada Nacreosa

Resposta à pergunta nº 3

D está correto. A camada nacreosa é a parte interna iridescente das conchas de carbonato de cálcio, também conhecida como “Mãe de Pearl”.

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