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第7章 扁形动物门

【课程体系】

【课前思考】

1.扁形动物门的主要特征。

2.扁形动物门的类群及代表动物。

【本章重点】

扁形动物门的形态与内部结构。

【教学要求】

1.掌握扁形动物门的主要特征及分类。

2.掌握寄生性扁形动物与宿主的关系。

扁形动物是一群背腹扁平,两侧对称,具三胚层而无体腔的蠕虫状动物。中胚层的产生使其在结构的配置上重新调整,使身体结构成为成双的配置方式,即两侧对称,是增强身体结构和生理功能的物质基础。它们的口和生殖孔通常在腹面,消化系统不完全,排泄系统是末端具有焰细胞的原肾管,具梯形神经系统和发达的生殖系统。

一、主要特征

(一)身体扁平,体制为两侧对称

通过身体的中轴,只有一个切面能把身体分成左右相等的两个部分。

特点:运动由不定向转为定向,不仅增加了动物的活动性,而且使动物对外界反应更迅速而准确。两侧对称的体制使动物体分化出前后端、左右侧和背腹面;身体各部分功能出现分化。头部:神经和感觉器官向前端的头部集中;背面:具有保护作用;腹面:承担运动和摄食的功能。

(二)中胚层的形成

内外胚层间出现中胚层。因为动物的许多重要器官、系统都由中胚层细胞分化而成,这促进了动物身体结构的发展和机能的完善,为动物体结构的发展和生理的复杂化、完备化提供了必要的基础,并分化成两种组织。

1.实质组织:为合胞体结构的柔软结缔组织,也称间质。

分布:充满在各组织器官之间,使体内无明显的空隙,因此扁形动物也称为无体腔动物。

功能:贮存水分和养料,抗干旱和耐饥饿;保护内脏器官,输送营养物质和排泄物,分化和再生新器官。

2.肌肉组织:首次出现肌肉组织,促使扁形动物的结构和机能产生一系列变化。

肌肉形成使运动速度加快,导致神经和感觉器官发展完善。

原始的网状神经系统→梯形神经系统肌肉形成使运动速度加快,能更有效地摄取较多食物。

原始的消化腔→不完全的消化系统消化系统发展导致新陈代谢能力加强。

相应的异化作用加强→出现原肾管型排泄系统

(三)皮肤肌肉囊

肌肉组织(环肌、纵肌、斜肌)与外胚层形成的表皮相互紧贴而组成的体壁称为皮肤肌肉囊。功能:保护、强化运动、促进消化和排泄。

(四)不完全的消化系统

有口而无肛门,称为不完全消化系统。寄生种类消化系统趋于退化(如吸虫)或完全消失(如绦虫)。

(五)原肾管排泄

原肾管是第一次出现的排泄器官,是由外胚层形成的,埋藏在填充组织中,有许多分支,其功能单位为焰细胞。焰细胞内有一束纤毛,经常均匀摆动,通过细胞膜的渗透而收集体内多余的水分、液体废物,把它们送到收集管,再到排泄管、排泄孔,排出体外。主要作用是调节渗透压,排出多余的水分。焰细胞颈部具重吸收的作用,能吸收废物中的盐类。

(六)梯形神经系统

扁形动物的神经组织比较集中、发达。有了原始的中枢神经,前端最发达为脑,脑后为神经索。神经组织大多集中在身体的腹面,形成梯形。神经索之间有横神经,能对刺激作出迅速而灵敏的反应。

(七)生殖特点

雌雄同体,生殖器官复杂,具有固定的生殖腺和生殖导管,具有交配行为,体内受精。有两种发育方式:(1)直接发育:动物幼体从卵孵出或母体产出后,不经过变态,而直接长成成体的发育方式。幼体与成体的形态和生活方式大致相同。(2)间接发育:动物幼体从卵孵出或母体产出后,须经过变态,方能长成为成体的发育方式。幼体与成体的形态及生活习性显然不同。

(八)生活方式

一类是营自由生活,如涡虫纲中的某些动物,在水中或潮湿的陆地上爬行或游泳,以捕捉小动物及摄取有机物为食。另一类是营寄生生活,如吸虫、绦虫,从被寄生的动物体获得营养。凡两种动物生活在一起,其中一种动物生活在另一种动物的体表或体内,并从该动物夺取其营养,给予损害的,称为寄生,这一类动物称为寄生虫,被寄生的动物称为寄主或宿主。寄生虫的活动及寄生虫和寄主、宿主间相互影响的各种表现,统称为寄生现象。系统研究各种动物寄生现象的科学,称为寄生虫学。

二、分类

根据其生活方式及消化管的有无,分三纲:涡虫纲、吸虫纲和绦虫纲。

(一)涡虫纲(Turbellaria)涡虫约有1.8万余种,多营自由生活,海或淡水产,少数土栖或寄生。生活在比较隐蔽的环境中,多有感觉和平衡器官,少数种类有触手,运动器官为体表的纤毛,摆动时激水呈涡状,故名。消化道单根或具复杂分支。例如涡虫、笄蛭。

1.代表动物:三角真涡虫。

2.纲的特点:(1)肌肉较寄生种类发达,运动能力较之强。(2)消化系统、神经系统、感官较发达。

3.分类:主要根据它们的消化系统——肠的有无及分支多少,分4目:无肠目、单肠目、三肠目、多肠目。

笄蛭古称“土蛊”。涡虫纲,笄蛭科。体长20~30厘米,头部作扇状。体黄色,其上有五条黑色纵纹,生活于树根旁或墙脚下阴湿的土壤中。

(二)吸虫纲(Trematoda)

有6000种左右,多数为体内寄生虫,少数为体外寄生,体表无纤毛,消化系统退化,神经系统不发达,感觉器官消失。常有吸盘,前端为口吸盘,腹面稍后有腹吸盘,吸附能力强。分为:

单殖亚纲吸虫:直接发生,多寄生于鱼类体外,如三代虫。复殖亚纲吸虫:生活史中有两至三个宿主(一至两个中间宿主),多为脊椎动物的体内寄生虫,如日本血吸虫、肺吸虫、姜片虫。

1.日本血吸虫(Schistosoma japonicum)

有日本血吸虫、埃及血吸虫和曼氏血吸虫三种。在我国只有日本血吸虫。雌雄异体。雄虫乳白色,长5~18毫米,体侧向腹面卷曲,形成小槽,称“抱雌沟”,用以夹抱雌虫。雌虫后半部褐色,纤细如丝,长7~27毫米。寄生在人和多种哺乳动物的门静脉系统的小血管内,使患者肝脾肿大、产生腹水、丧失劳动力、重者死亡。雌虫在肠壁附近产卵,卵呈椭圆形,可穿透肠壁,随粪排出。在水中孵出毛蚴,进入中间宿主钉螺体内,发育增殖成许多胞蚴,由脑蚴产生许多尾蚴后,逸出螺体,遇入水的人、畜即由皮肤侵入体内。

2.姜片吸虫

中间宿主为扁卷螺。囊尾蚴附着在菱、荸荠等水生植物上,人因生吃附有囊尾蚴的菱、荸荠等而被感染,引起姜片虫病。姜片虫病为人、猪共患的寄生虫病。表现为:上腹部或右肋下隐痛,常有消化不良性腹泻。

3.华枝睾吸虫

寄生在人、猫、狗等肝脏胆管内,引起消化不良、水肿、黄疸,可引发原发性肝癌。

终宿主:除人外,还有猫、狗、虎以及一些有吃生鱼习惯的动物,成虫在寄主体内能活15—20年。

中间宿主:有两个,第一中间宿主主要是淡水的螺蛳,第二中间宿主多为野鱼。

生活周期:

(1)卵被淡水螺蛳吞食以后进入其消化道,不久,卵壳破裂,毛蚴孵出。

(2)毛蚴钻入肠壁组织,形成胞蚴。胞蚴又可形成雷蚴。都以无性生殖方式繁殖,数量很大。

(3)雷蚴形成后进入螺蛳的血窦中,此处营养丰富,继续发育形成形似蝌蚪状的尾蚴,成熟后被排到水中游动,不能超过48小时,遇到第二中间宿主鱼类,侵入鱼的肌肉组织,变成椭圆形囊蚴。

(4)人吃了未煮熟或生的鱼而感染,进入胆管发育成成虫。

(三)绦虫纲(Cestoidea)

绦虫一般为长带状,为带状蠕虫。都是营内寄生生活的,而且都寄生在脊椎动物的肠腔中,比吸虫纲更适应寄生生活,特殊感觉器官完全退化,消化系统全部消失,只借体表的渗透作用来吸收寄主的营养,附着器官都集中在头部,其后由许多节片组成。有的长达10米。

1.主要特征

(1)成虫寄生于人和脊椎动物的肠腔中。

(2)全身呈带状,由头节、颈和体节(节片)组成;前端细。头节上有槽、吸盘或钩,每一节片相当一个体,其中至少有一套雌雄生殖器官,其他器官退化,营养靠体表吸收宿主的养料。

随生殖器官的发育,节片愈后愈成熟,有卵的节片称为“孕节”,最后逐节或整段脱落,随粪排出宿主体外。

(3)生活史具中间宿主。卵内具有钩的胚→侵入中间宿主→蚴→被终宿主吞食后,即在肠内成长为成虫。如:寄生人体内的猪肉绦虫、牛肉绦虫、2.生活周期

中间宿主为脊椎动物或节肢动物。

终宿主都为人、猪等脊椎动物,并都寄生在肠中。

生活史可分为两种类型:

(1)大多数是在同一节片内进行自体受精。卵堆积在子宫中,而成为孕节,后脱落,随粪便排出。卵壳腐烂,卵内的六钩蚴散出,猪吞食后,到横纹肌,发育成囊状,称囊尾蚴,人吃了未熟的带囊尾蚴的猪肉,发育成成虫。

(2)少量绦虫的子宫在节片的腹面有孔通体外,称子宫孔,卵可由此孔产出,因此只有成节无孕节,产出的卵是有盖的。卵随粪便排出,在水中六钩蚴孵出,在水中游泳,后经第一中间宿主——剑水蚤、第二中间宿主——鱼发育,人吃了此种未煮熟的鱼到肠发育成成虫。

【课外拓展】

1.吸虫纲动物的结构有哪些特征?

2.猪带绦虫生活史如何?如何预防绦虫病?

【课程研讨】

扁形动物与人类有何关系?请提出人类免除扁形动物侵袭的方法。

【课后作业】

1.扁形动物门的主要特征是什么?

2.扁形动物门分成哪几纲?比较其特点。

3.扁形动物哪些器官发达?哪些器官退化?

4.名词解释:左右对称、直接发育、间接发育、寄生、中间寄主。

【小资料】

地球上人的脑子最大,涡虫的脑子最小,且非常简单,如果你把一条涡虫切成两半,它能在6天内长出一个新头。但你别以为它们是最笨的了,其实它们也和人类一样,能学习和思考。

科学家曾做过一个实验,他们把一些涡虫放进特别的箱子里,箱内有明亮的和黑暗的隧道。如果涡虫选择正确的隧道,它们就会得到食物和水。涡虫学习得很快。

尔后它们又停下了,不肯再动。出了什么毛病,科学家弄不清楚。是涡虫厌倦了吗?也许是问题太简单了?于是给了涡虫一个更难的问题。有些涡虫得找寻木板光滑的黑暗隧道,有些涡虫得找寻木板粗糙的黑暗隧道。明亮的隧道也有光滑和粗糙的木板之分。涡虫又工作起来,并且再不停止。

我国科学家鉴定出了一组血吸虫蛋白质,它们能帮助这种寄生虫逃避宿主的免疫攻击。

这项研究发表在中国权威科学刊物《科学通报》

上。科学家们希望,这一研究能为以血吸虫关键蛋白质为靶点的药物研究提供线索。

2006年,国家人类基因组南方研究中心的科学家已经完成了血吸虫蛋白质结构的鉴定工作。

在这些蛋白质中,中科院上海生科院系统生物学重点实验室生物信息中心的博士研究生于复东及其同事发现了在血吸虫表膜一组具有“EF—hand域”的蛋白质的作用。

于复东告诉记者:“过去,我们只知道这组蛋白质可以引起宿主的免疫反应,但是并不知道这些反应是如何发生的。”

这组科学家利用生物信息学的方法,将这类EF—hand蛋白质及其相关宿主蛋白质与生物信息数据库中收录的蛋白质进行了比较。科学家们已经明确了解数据库中收录的数千个蛋白质的功能。于复东介绍,通常,结构类似、在细胞中位置相近的蛋白质具有相似的功能。

在此基础上,科学家们利用计算机模型研究了这类EF—hand蛋白质与宿主的相互关系,发现它们在血吸虫逃避宿主免疫应答方面发挥了重要作用。

其中的一些蛋白质能够抑制宿主的细胞趋化。细胞趋化是免疫反应的一个重要环节。

生物体在异物入侵后,有一类细胞会聚集在异物周围,引导发挥免疫作用的T细胞对异物进行攻击。阻碍了这类“信史细胞”的聚集,就防止了宿主免疫系统识别这些寄生虫的存在。

随后,如果这种功能不能免除宿主的免疫攻击,这类EF—hand蛋白质还能调节免疫反应的程度,使之更弱,让宿主免疫系统只出现轻微炎症反应,从而不会启动对寄生虫致命的细胞毒化作用。

最后,EF—hand蛋白质中的一些结构还能发生遗传突变,给自己增加了一种名叫糖基化的结构,这是血吸虫逃避宿主免疫系统识别的另一个伎俩。

不过,于复东也说,尽管EF—hand蛋白质能保护血吸虫不受宿主免疫攻击,它们与宿主细胞的蛋白质并不同源,这就让它们更容易成为潜在的药物靶点。

此外,在计算机模拟中,科学家们也发现,在这组蛋白质中,有两个非常稳定的结构。研究者们指出,这种稳定性意味着它们可能成为将来疫苗的靶点。

但是,于复东也谨慎地指出,目前通过计算机模拟分析出来的血吸虫蛋白质功能需要通过实验方法得到证实。

血吸虫感染能引发血吸虫病,这种疾病常见于非洲、亚洲和南美。人们能毫无症状地携带血吸虫,但是在严重的情况下,他们会出现发烧、虚弱、脾脏和肝脏肿大、以及中枢神经系统问题。