완전변태류를 포함한 곤충의 탈피(molting) 과정은 호르몬에 의해 조절되며, 새로운 외골격을 형성하고 낡은 외골격을 벗어버리는 일련의 단계로 진행됩니다. 주요 순서는 다음과 같습니다.
- 1단계: 표피층분리(apolysis)
진피세포가 호르몬 자극에 반응하여 기존의 외원표피로부터 물리적으로 분리됩니다. - 2단계: 불활성 탈피액 분비
분리된 틈 사이로 진피세포가 불활성 상태의 탈피액(moulting fluid)을 분비하여 채웁니다. - 3단계: 표피소층(cuticulin layer) 생산
새로운 외골격의 가장 바깥층이 될 지질단백질 층인 표피소층을 형성하여 진피세포를 보호합니다. - 4단계: 탈피액 활성화
탈피액이 활성화되어 옛 외골격의 내원표피를 화학적으로 소화하고, 분해된 산물(아미노산, 키틴 등)을 진피세포로 재흡수합니다. - 5단계: 새로운 원표피 분비
진피세포가 부드럽고 주름진 새로운 원표피를 분비합니다. 이때 공관을 통해 지질과 단백질이 이동하여 왁스층과 시멘트층이 형성됩니다. - 6단계: 탈피(ecdysis)
근육 수축과 공기 유입으로 몸을 부풀려 낡은 외골격의 탈피선(ecdysial line)을 찢고 허물을 벗습니다. - 7단계: 새로운 외골격의 팽창
허물에서 빠져나온 직후 새로운 외골격이 완전히 팽창되도록 유도합니다. - 8단계: 경화(sclerotization)
단백질 분자가 퀴논(quinone) 화합물과 결합하여 외원표피를 단단하게 굳힙니다. - 9단계: 흑화(darkening, tanning)
멜라닌 등의 색소가 침착되면서 새로운 외골격의 색상이 어둡게 변하며 최종적인 외관이 완성됩니다.
이 과정에서 외골격의 주요 성분인 키틴은 N-acetyl-D-glucosamine이 $\beta\text{-1,4}$ 결합으로 연결된 다당류입니다. 완전변태류의 유충은 이 과정을 반복하며 성장하다가 마지막 단계에서 번데기로 변태한 후 다시 성충으로 우화하게 됩니다.