杀虫剂作用简述.pptx

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1、第一节第一节 杀虫剂进入昆虫体内的途径杀虫剂进入昆虫体内的途径 杀虫剂处理昆虫，不管是什么方式或是什么杀虫剂，必须杀虫剂处理昆虫，不管是什么方式或是什么杀虫剂，必须通过昆虫的吸收。通过昆虫的吸收。经口摄入经口摄入肠吸收肠吸收穿透肠道进入体内，进而扩散穿透肠道进入体内，进而扩散生物转换（贮存、降解、活化）生物转换（贮存、降解、活化）排泄排泄到达作用靶标，引起昆虫死亡到达作用靶标，引起昆虫死亡第1页/共231页一、杀虫剂进入昆虫体内的途径 杀虫剂主要从昆虫的口腔、体壁及气门侵入体内而起作用。1.1.从口腔进入从口腔进入 口腔 前肠 中肠 血液 靶标a b c 后肠 排泄 昆虫中肠是杀虫剂吸收和穿透

2、的主要场所。w一是杀虫剂能否在中肠溶解及溶解的速度,w二是对围食膜和肠壁细胞质膜的穿透能力。第2页/共231页昆虫消化系统示意图第3页/共231页影响毒力的因素服食服食粒子越细越好，如粉剂；不忌避，不据食；不引起呕吐，不腹泻吸收、穿透吸收、穿透药剂在中肠能否溶解及其溶解速度；中场是一个主要的吸收场所。第4页/共231页2 2 从昆虫体壁侵入从昆虫体壁侵入 杀虫剂从昆虫体壁侵入：上表皮 表皮 原表皮 水泥层 蜡质层 角质精层 多元酚层 外表皮 内表皮 主要有蛋白质组成 主要有糖蛋白组成第5页/共231页 昆虫体壁是个代表油昆虫体壁是个代表油/水两相的水两相的结构结构上表皮代表油相；上表皮代表油相

3、；原表皮代表水相。原表皮代表水相。杀虫剂附着于虫体后首先溶解于上杀虫剂附着于虫体后首先溶解于上表皮的蜡质层表皮的蜡质层,然后再按杀虫剂自然后再按杀虫剂自身的油身的油/水分配系数而进入原表皮。水分配系数而进入原表皮。离离子子型型,或或亲亲水水性性很很强强的的杀杀虫虫剂剂难难以以溶溶解解于于蜡蜡质质层层,因因而而难难以以穿穿透透上表皮上表皮;脂脂溶溶性性很很强强的的杀杀虫虫剂剂比比较较容容易易穿穿透透上上表表皮皮,但但难以穿透原表皮。难以穿透原表皮。因因此此,杀杀虫虫剂剂在在其其分分子子结结构构上上具具有有一一个个适适当当的的亲亲水水亲亲油油平平衡衡的的化化合合物物,对对昆昆虫虫表表皮皮的的穿穿透

4、就比较迅速。透就比较迅速。第6页/共231页影响因素一是决取于杀虫剂自身的性质 如果杀虫剂极性太强则难溶于亲脂的上表皮；反之，则那一透过亲水的内外表皮。即既要能溶解在蜡质层，也能通过元表皮。二是取决于昆虫体壁的性质。表皮的硬化、薄厚、蜡质程度等等。第7页/共231页3 3 杀虫剂从气门侵入杀虫剂从气门侵入 影响杀虫剂侵入气门的因素主要是昆虫气门的开闭,凡是促使昆虫气门开放的因素均有利于杀虫剂侵入,如升温、增加二氧化碳浓度或降低氧浓度均可促使气门开放利于杀虫剂侵入虫体。气门气管支气管微气管血液靶标 第8页/共231页注意：每一种杀虫剂不只有一种穿透方法，但每一种杀虫剂都有一种主要的穿透方式；口服

5、：666DDT氯丹 接触：DDT 666氯丹 熏蒸：氯丹 666DDT第9页/共231页每一种杀虫剂的进入方式主要决定于它的物理性质；例如：胃毒剂（脂溶性差，不易挥发）熏蒸剂（表面张力低，易挥发）触杀剂（表皮穿透）某些杀虫剂的进入方式，决定于它的特有性质 例如：除虫菊易被消化液所破坏 DDT对表皮几丁质优特殊亲和力第10页/共231页二、杀虫剂在昆虫体内的遭遇 杀虫剂在昆虫体内的贮存杀虫剂在昆虫体内的转移杀虫剂在昆虫体内的代谢杀虫剂在昆虫体内的排泄第11页/共231页1 杀虫剂在昆虫体内的贮存 昆虫脂肪体有类似哺乳动物肝脏的功能昆虫脂肪体有类似哺乳动物肝脏的功能,能贮能贮存和代谢外源物。存和代

6、谢外源物。由于脂肪体浸浴在血液中由于脂肪体浸浴在血液中,因此进入血液的杀因此进入血液的杀虫剂很容易被脂肪体吸收虫剂很容易被脂肪体吸收,特别是亲脂性强的特别是亲脂性强的杀虫剂易被脂肪体吸收贮存。杀虫剂易被脂肪体吸收贮存。这不但影响了杀虫剂实际到达靶标的有效剂量这不但影响了杀虫剂实际到达靶标的有效剂量,而且形成了在虫体内大量贮存、缓慢释放的现而且形成了在虫体内大量贮存、缓慢释放的现象象,这就在时间上给了昆虫以解毒的机会。这就在时间上给了昆虫以解毒的机会。第12页/共231页2 杀虫剂在昆虫体内的转移 一般认为一般认为,杀虫剂随血液转移到各组织中进行再分配杀虫剂随血液转移到各组织中进行再分配,然后到

7、达作用靶标然后到达作用靶标神经系统。神经系统。目前认为昆虫也有可能存在类似脊椎动物的血脑屏障目前认为昆虫也有可能存在类似脊椎动物的血脑屏障,离子型的化合物不能通过这个屏障。离子型的化合物不能通过这个屏障。7070年代以来年代以来,Philip GeroltPhilip Gerolt等对于杀虫剂在昆虫体内等对于杀虫剂在昆虫体内的转移提出了不同看法的转移提出了不同看法,他们认为大多数杀虫剂主要通他们认为大多数杀虫剂主要通过气管系统这一途径而进入昆虫体内过气管系统这一途径而进入昆虫体内;杀虫剂在虫体内杀虫剂在虫体内的转移过程中的转移过程中,血液是次要的血液是次要的,而主要是通过昆虫表皮而主要是通过昆

8、虫表皮的侧向扩散和在真皮细胞与内表皮之间的主动运输的侧向扩散和在真皮细胞与内表皮之间的主动运输,再再经由气管系统而到达作用靶标。经由气管系统而到达作用靶标。第13页/共231页3 杀虫剂在昆虫体内的代谢 代谢大多是解毒过程,将杀虫剂转变成低毒或无毒的产物;然而代谢也可能先将杀虫剂转变成更毒的产物,即活化,然后再解毒代谢。杀虫剂的解毒代谢主要包括两大步骤:第一步涉及氧化、水解及其它酶促反应,生成强极性的最终产物,这是非合成过程;第二步是生成水溶性共轭产物,这是合成过程。第14页/共231页1 1初级代谢初级代谢(Primary metabolism)Primary metabolism)(1)M

9、FO酶系的氧化代谢 MFOMFO主要由细胞色素主要由细胞色素P450P450、细胞色素细胞色素B5B5、黄素蛋白黄素蛋白NADPHNADPHP450P450还原酶、黄素蛋白还原酶、黄素蛋白NADPHNADPH细胞色素细胞色素b5b5还原酶、还原酶、磷酯等组成。磷酯等组成。第15页/共231页MFO的氧化反应机制 底物底物(XH)XH)+(+(氧化型氧化型)P450FeP450Fe3+3+(氧化型氧化型)P450P450FeFe3+3+XH+XH+e e NADPHNADPH供给供给 黄素蛋白黄素蛋白(FAD)FAD)(还原型还原型)P450P450FeFe2+2+XHXH+O O2 2 含氧复

10、合物含氧复合物+e e P450P450FeFe2+2+XOH XOH XOHXOH细胞色素是以血红素为辅基的蛋白质,在血红素中,4个吡咯环的氮与Fe原子配位形成方形平面复合物第16页/共231页MFO催化的主要反应类型 羟基化反应 烷基羟基化 速灭威代谢速灭威代谢第17页/共231页芳基羟基化 西维因代谢代谢第18页/共231页脱去O-,S-,N-烷基中的烷基 杀虫威杀虫威代谢代谢注意第19页/共231页 实际上，脱烷基反应仍是先羟基化，生成物实际上，脱烷基反应仍是先羟基化，生成物不稳定，又进一步分解而脱出烷基：不稳定，又进一步分解而脱出烷基：注意第20页/共231页酯键的氧化 乐果代谢代谢

11、第21页/共231页环氧化 艾氏剂艾氏剂代谢代谢第22页/共231页（2）水解酶系的水解代谢 磷酸酯酶主要催化有机磷酸酯类杀虫剂的水解代谢 第23页/共231页羧酸酯酶主要催化羧酸酯的水解：马拉硫磷w酰胺水解酶主要催化酰胺的水解：如乐果 第24页/共231页（3）谷胱甘肽S转移酶的脱甲基代谢 谷胱甘肽谷胱甘肽S S转移酶在有机磷杀虫剂的二转移酶在有机磷杀虫剂的二甲基磷酸酯或二甲基硫代磷酸酯的解毒代谢甲基磷酸酯或二甲基硫代磷酸酯的解毒代谢中中起重要作用。这一酶促代谢的特点是必须有谷起重要作用。这一酶促代谢的特点是必须有谷胱甘肽的参与胱甘肽的参与,结果是脱去甲基结果是脱去甲基:第25页/共231页

12、2 次级代谢次级代谢(Secondary metabolism)杀虫剂在昆虫体内的初级代谢产物杀虫剂在昆虫体内的初级代谢产物,往往仍没往往仍没有足够的水溶性有足够的水溶性,因此往往经历次级代谢因此往往经历次级代谢,生成生成完全溶于水的共轭物完全溶于水的共轭物,通过排泄系统排泄出去。通过排泄系统排泄出去。昆虫体内最重要的共轭剂是葡萄糖昆虫体内最重要的共轭剂是葡萄糖,此外还有此外还有谷胱甘肽、磷酸、甘氨酸、硫酸盐等谷胱甘肽、磷酸、甘氨酸、硫酸盐等,而能和而能和共轭剂结合的次级代谢产物一般应在分子结构共轭剂结合的次级代谢产物一般应在分子结构上具有羟基、羧基和氨基等功能基团。上具有羟基、羧基和氨基等功

13、能基团。第26页/共231页和葡萄糖共轭和葡萄糖共轭先生成一个活化的中间体先生成一个活化的中间体尿苷二尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(UDPG),UDPG),然后葡萄糖从然后葡萄糖从UDPGUDPG转移到共轭物转移到共轭物上上和硫酸盐共轭和硫酸盐共轭 先生成活化中间产物先生成活化中间产物3-3-磷酸腺苷磷酸腺苷-5-5-磷酰硫酸磷酰硫酸(PAPS)PAPS)共轭机制 第27页/共231页四、杀虫剂的排泄 杀虫剂在昆虫体内经过初级代谢和次级代谢后形成小分子的,水溶性的化合物,被马氏管(伸入在血液中)吸收后通过前后肠,到达直肠,然后随粪便排出体外。第28页/共231页第二节第二节杀虫剂作用机制有关的昆

14、虫神经生杀虫剂作用机制有关的昆虫神经生理理 昆昆虫虫没没有有单单独独的的副副交交感感神神经经,而而交交感感神神经经具具有有一一定定的副交感功能的副交感功能;昆昆虫虫的的运运动动神神经经末末梢梢和和肌肌纤纤维维组组成成的的突突触触,其其兴兴奋奋性神经递质是谷氨酸盐性神经递质是谷氨酸盐,而脊椎动物则是乙酰胆碱而脊椎动物则是乙酰胆碱;昆虫的胆碱能突触昆虫的胆碱能突触(以乙酰胆碱为神经递质的突触以乙酰胆碱为神经递质的突触)全部在中枢神经系统内全部在中枢神经系统内,外周神经系统没有胆碱能突外周神经系统没有胆碱能突触。触。一、昆虫与脊椎动物在神经结构方面有下述不同之处一、昆虫与脊椎动物在神经结构方面有下述

15、不同之处:第29页/共231页脊椎动物的神经系统 第30页/共231页在神经组织学和形态学方面还有以下的差在神经组织学和形态学方面还有以下的差别别:在昆虫中没有明显的髓鞘在昆虫中没有明显的髓鞘(myelination)myelination)存在存在;昆虫的神经索被覆一昆虫的神经索被覆一层层“神经鞘神经鞘”,它阻止了许多外源物进入鞘内它阻止了许多外源物进入鞘内,其作用好似哺乳动物其作用好似哺乳动物的血脑屏障的作用的血脑屏障的作用;昆虫的神经肌肉联结点并不像脊椎动物那样有特化的昆虫的神经肌肉联结点并不像脊椎动物那样有特化的“终板终板”,昆虫昆虫轴突分出几个分枝轴突分出几个分枝,并刺激单个肌纤维并

16、刺激单个肌纤维,而脊椎动物的而脊椎动物的“终板终板”是支是支配一束肌纤维配一束肌纤维;昆虫的神经系统是依靠气管系统通过扩散作用直接向神经细胞供氧昆虫的神经系统是依靠气管系统通过扩散作用直接向神经细胞供氧,而脊椎动物是由血液向神经细胞输氧。而脊椎动物是由血液向神经细胞输氧。第31页/共231页二、二、信息的传递机制信息的传递机制 第32页/共231页轴突(axon)传导:即一个神经元内的传导 树突细胞体轴突端丛 突触(Synapse)传导:神经元之间或神经元肌肉（腺体）之间的传导。一个神经元的端丛另一神经元的树突 信息的传递类型 第33页/共231页1 轴突传导（1）静息电位的离子基础。细胞膜两

17、侧的电位差就是膜电位(membrane potential，Em)，静息状态下的膜电位就是静息电位(resting potential)。（组织液内）（轴浆内）第34页/共231页K+的平衡的电位（Ek）当浓度极差使K+流出，内部的负电场使K+不能外流。当K+由于浓度极差形成的向外扩散的力与阻止K+外流的电场力相等时，K+就不再外流而达到一个动态平衡。式中：R-气体常数；n-阳离子的单位电荷数；T-绝对温度；F-法拉弟常数；K+o-膜外浓度；K+i-膜内浓度；第35页/共231页Na+的平衡电位ENa 由于Na+在膜外浓度高于膜内，这一浓度级差在理论上也会使Na+内流(实际上很少通过)，因此也

18、能算出Na+的平衡电位ENa 第36页/共231页（2）动作电位的产生 第37页/共231页（3）动作电位的传导 第38页/共231页2 突触的传导 突触依其结构和功能不同，可分为：电突触化学突触两大类 和杀虫剂作用机制有关的主要是化学突触。（1）突触的构造第39页/共231页（2）突触传递的特点 单向传递；有“突触延搁”，即所需时间较轴突上长，这个延搁为0.52ms；最易受环境影响，最易疲劳；需要化学介质（如乙酰胆碱、去肾上腺素、多胺、氨基于酸、谷氨酸盐等）。第40页/共231页(3)突触的兴奋传递过程 第41页/共231页三 乙酰胆碱酯酶(AChE)生物体内AChE是一大分子糖蛋白，糖基约

19、占总量的15%。AChE按其分子特征可分为球型(对称型)及尾型(不对称型)。球型单体(G1)的分子量为70 00080 000u，单体通过单一的链间二硫键装配成二聚体(G2)，两个二聚体通过范德华力结合成四聚体(G4)。球型四聚体通过加入3股胶原样尾而成为尾型四聚体(A4)、八聚体(A8)，及十二聚体(A12)昆虫体内，AChE分子类型较简单，主要是球型二聚体(G2)，其次是球型单体(G1)。1 AChE的结构第42页/共231页催化部位酯动部位这个部位主要是一个丝氨酸的羟基、酪氨酸的羟基和一个碱性基团（组氨酸的咪唑基）起作用。一般情况下，单独的丝氨酸羟基并不能和酰基化合物反应，而要依赖邻近的

20、组氨酸咪唑基的活化作用，底物才水解。第43页/共231页结合部位阴离子部位：最重要部位，是酪氨酸和谷氨酸羟基起作用；疏水部位：可以使与底物的疏水基团结合增加亲和力；电子转移复合体：酶与底物接近时，如果一方有供电子的倾向，另一方有接受电子的倾向，二者结合，形成一个电子复合体第44页/共231页空间异构部位 远离催化部位，被占领可改变整个酶的三维结构，从而改变酶的反应性。第45页/共231页第46页/共231页2 ACHE的催化机制的催化机制 kd（解离常数）=K+1/K-1第47页/共231页AChE催化机制 第48页/共231页四、乙酰胆碱受体四、乙酰胆碱受体(AChR)乙酰胆碱受体的功能是在

21、突触部位接受由前膜释放的神经递质乙酰胆碱受体的功能是在突触部位接受由前膜释放的神经递质乙酰胆碱乙酰胆碱(ACh)ACh)后被激活，引起后膜离子通透性的改变，造成离后被激活，引起后膜离子通透性的改变，造成离子通道子通道(主要是主要是NaNa+通道通道)开放，开放，NaNa+涌入膜内，膜去极化，产生涌入膜内，膜去极化，产生动作电位，使神经兴奋继续传导。动作电位，使神经兴奋继续传导。目前，至少己发现目前，至少己发现3 3种乙酰胆碱受体，即烟碱样受体种乙酰胆碱受体，即烟碱样受体(N N型型AChR)AChR)，蕈毒碱样受体蕈毒碱样受体(M M型型AChR)AChR)及蕈毒酮样受体。及蕈毒酮样受体。第4

22、9页/共231页烟碱样受体烟碱样受体N型受体(nicotinic receptor)主要分布在推动物的神经肌肉接头及植物神经节内，在中枢主要分布在推动物的神经肌肉接头及植物神经节内，在中枢神经系统内，在小脑和脊髓神经系统内，在小脑和脊髓RenshawRenshaw细胞中发现。细胞中发现。在昆虫中，在昆虫中，N N型受体全部在中枢神经系统内。型受体全部在中枢神经系统内。该受体被占领的反应为骨骼肌收缩，植物神经节兴奋。该受体被占领的反应为骨骼肌收缩，植物神经节兴奋。N N型受体的激动剂为烟碱型受体的激动剂为烟碱(小剂量小剂量)、碳酰胆碱。、碳酰胆碱。N N型受体的颉颃型受体的颉颃剂有剂有环蛇毒素、

23、筒箭毒素、五羟季胺或六羟季胺等。环蛇毒素、筒箭毒素、五羟季胺或六羟季胺等。第50页/共231页第51页/共231页蕈毒碱样受体蕈毒碱样受体M型受体(muscarinic receptor)M型AChR主要分布于哺乳动物的平滑肌和各种腺体内，在中枢神经系统，主要存在于大脑皮质和纹状体内。该受体被占领后表现出来的反应是血管舒张、肠胃收缩、瞳孔缩小、汗腺兴奋。M型AChR的激动剂为蕈毒碱、毛果芸香碱；M型AChR的颉颃剂为阿托品、东莨菪碱等。第52页/共231页M型AChR和N型AChR的结构不同。M型AChR被递质ACh结合后，激活腺苷酸环化酶（ACE），从而使细胞内CAMP的浓度升高，CAMP又

24、激活蛋白激酶，蛋白激酶使离子通道蛋白磷酸化，从而调节离子通道的开闭。第53页/共231页蕈毒酮样受体蕈毒酮样受体(muscaronic receptor)近年来还发现在昆虫（果蝇和家蝇）中有第3种AChR，即蕈毒酮受体。蕈毒酮对该受体有很强的亲合性。研究证明蕈毒酮和其受体的结合，不仅受到烟碱样药物和蕈毒碱样药物抑制，而且也为非胆碱性药物所抑制。关于蕈毒酮样受体的分子结构，目前还知之甚少。第54页/共231页第三节 杀虫剂的作用机制杀虫剂对AChE的抑制作用杀虫剂对AChR的抑制作用杀虫剂对GABA受体的影响杀虫剂对轴突传导的干扰杀虫剂对呼吸系统的干扰杀虫剂对昆虫的其他作用第55页/共231页第

25、56页/共231页一、杀虫剂对AChE的抑制作用正常情况下，乙酰胆碱从突触前膜的小泡释放后扩散正常情况下，乙酰胆碱从突触前膜的小泡释放后扩散通过突触间隙到突触后膜，和乙酰胆碱受体结合后引通过突触间隙到突触后膜，和乙酰胆碱受体结合后引起了新的动作电位，然后就应及时地被起了新的动作电位，然后就应及时地被AChEAChE催化分解催化分解灭活。灭活。有机磷杀虫剂的作用机制就在于其抑制了有机磷杀虫剂的作用机制就在于其抑制了AChEAChE的活性，的活性，使得乙酰胆碱不能及时地分解而积累，不断和受体结使得乙酰胆碱不能及时地分解而积累，不断和受体结合，造成后膜上合，造成后膜上NaNa+通道长时间开放，突触后

26、膜长期通道长时间开放，突触后膜长期兴奋，从而影响了神经兴奋的正常传导。兴奋，从而影响了神经兴奋的正常传导。但乙酰胆碱酯酶被抑制如何造成昆虫死亡，这一点尚但乙酰胆碱酯酶被抑制如何造成昆虫死亡，这一点尚未研究清楚。在高等动物中，未研究清楚。在高等动物中，AChEAChE被抑制而影响了呼被抑制而影响了呼吸，造成窒息，引起死亡，而在昆虫中尚未阐明。吸，造成窒息，引起死亡，而在昆虫中尚未阐明。（一）有机磷酸酯类杀虫剂的作用机制 第57页/共231页有机磷杀虫剂抑制有机磷杀虫剂抑制AChEAChE的反应同的反应同AChEAChE分解乙酰胆碱的反分解乙酰胆碱的反应一样，也分三步：应一样，也分三步：（1 1）

27、酶和抑制剂形成复合体，这一步是亲和。）酶和抑制剂形成复合体，这一步是亲和。第58页/共231页（2 2）生成磷酰化酶 新键的生成和旧键的断裂是同时进行新键的生成和旧键的断裂是同时进行第59页/共231页（3 3）磷酰化酶水解 这一步是复活 第60页/共231页(4)酶老化 磷酰化酶转变为另一结构，羟磷酰化酶转变为另一结构，羟胺类药物不能使其恢复活性胺类药物不能使其恢复活性第61页/共231页磷酰化反应的特点第62页/共231页w一是利用磷原子的亲电性（磷带局部正电荷）一是利用磷原子的亲电性（磷带局部正电荷）攻击酶活性中心的丝氨酸羟基。因此，凡是可攻击酶活性中心的丝氨酸羟基。因此，凡是可以增加磷

28、原子正电荷的因素都可以使磷酰化反以增加磷原子正电荷的因素都可以使磷酰化反应加速；应加速；w二是亲电反应与二是亲电反应与X X基团基团(又称又称”酸性基团酸性基团”)的离的离去是同时进行的，基团分离后去是同时进行的，基团分离后(即即P-XP-X键断裂键断裂)磷磷酰化酶才形成。因此酰化酶才形成。因此P-XP-X键的极性越强，键就越键的极性越强，键就越容易断裂。容易断裂。第63页/共231页wX X基团基团吸电子基团，满足吸电子基团，满足1 1wRORO2 2供电子基团，满足供电子基团，满足2 2、3 31.1.要求分子中有吸电子基因，才能造磷原子的局部正电荷要求分子中有吸电子基因，才能造磷原子的局

29、部正电荷P P+，P P+的越大，磷酰化反应越讯速；的越大，磷酰化反应越讯速；2.2.要求生成的磷酰化酶比较稳定，被抑制的要求生成的磷酰化酶比较稳定，被抑制的AChEAChE难以恢复；难以恢复；3.3.杀虫剂本身到达作用部位前要有足够的稳定性。杀虫剂本身到达作用部位前要有足够的稳定性。第64页/共231页（二）氨基甲酸酯类杀虫剂的作用机（二）氨基甲酸酯类杀虫剂的作用机制制 一种看法认为，氨基甲酸酯分子与一种看法认为，氨基甲酸酯分子与AChEAChE的酯动部位和结合部位的酯动部位和结合部位形成一种比较稳定的复合物，从而使形成一种比较稳定的复合物，从而使AChEAChE失去活性。但在适当失去活性。

30、但在适当条件下，这种复合物又可分解，使酶复活。因此这种抑制属于条件下，这种复合物又可分解，使酶复活。因此这种抑制属于可逆的竞争性抑制。抑制过程中，氨基甲酸酯和可逆的竞争性抑制。抑制过程中，氨基甲酸酯和AChEAChE没有发生没有发生真正的化学反应。真正的化学反应。另一种看法则认为，和有机磷酸酯类杀虫剂一样，氨基甲酸酯另一种看法则认为，和有机磷酸酯类杀虫剂一样，氨基甲酸酯和和AChEAChE发生了化学反应，生成了氨基甲酰化酶，从而抑制了发生了化学反应，生成了氨基甲酰化酶，从而抑制了AChEAChE的活性。因此这种抑制属于不可逆的竞争性抑制。的活性。因此这种抑制属于不可逆的竞争性抑制。第65页/共

31、231页反应过程 KdKd是是E EAXAX的离解常数或化合物和的离解常数或化合物和AChEAChE的亲和力常数，的亲和力常数，KdKd越小，越小，表示复合物越稳定；表示复合物越稳定；K K2 2 是氨基甲酰化速率常数，是氨基甲酰化速率常数，K K2 2越大，表示越大，表示氨基甲酰化反应越快；氨基甲酰化反应越快；K K3 3是氨基甲酰化酶水解速率常数，是氨基甲酰化酶水解速率常数，K K3 3越越大，表示酶的复活越迅速。大，表示酶的复活越迅速。吴文君认为氨基甲酸酯对吴文君认为氨基甲酸酯对 AChEAChE抑制，既是因为复合物的形成又抑制，既是因为复合物的形成又是因为氨基甲酰化酶的生成。但抑制是因

32、为氨基甲酰化酶的生成。但抑制AChEAChE，使昆虫中毒的主要使昆虫中毒的主要原因是形成了稳定的复合物，生成的氨基甲酰化酶因不稳定，原因是形成了稳定的复合物，生成的氨基甲酰化酶因不稳定，仅是次要原因。仅是次要原因。第66页/共231页注意虽然氨基甲酸酯类杀虫剂和有机磷酸酯类杀虫剂一样，对AChE的抑制过程都可用同一通式表达；但因其Kd、K2、K3三个常数相差很大，因而又有重要区别：前者抑制AChE主要依赖其有很小的Kd 值，而后者则依赖其较大的K2值，特别是较小的K3值。第67页/共231页（三）中毒和治疗中毒原因 （1）神经冲动传导受阻 （2）对后膜不断刺激死亡：呼吸困难，产生窒息？第68页

33、/共231页治疗 阿托品：阿托品：蕈毒碱受体拮抗剂ACh不能结合R影响离子通道开放 可以解除由于过度兴奋出现的症状：流泪可以解除由于过度兴奋出现的症状：流泪、排尿、瞳孔收缩。排尿、瞳孔收缩。功能：抵抗过量功能：抵抗过量ACh;ACh;恢复酶活性恢复酶活性第69页/共231页2-PAM类（肟类解毒剂）AChEAChE的复活剂的复活剂解磷定解磷定氯磷定氯磷定作用越酶，由于些脑屏障不能进入作用越酶，由于些脑屏障不能进入CNSCNS。结合使用阿托品M解磷定(N)第70页/共231页二、杀虫剂对乙酰胆碱受体的影响沙蚕毒素类杀虫剂烟碱类杀虫剂第71页/共231页1.1.沙蚕毒素杀虫剂的作用机制在症状学方面

34、和其他杀虫剂截然不同，不在症状学方面和其他杀虫剂截然不同，不表现出一般神经毒剂引起的运动失调、过表现出一般神经毒剂引起的运动失调、过度兴奋和痉挛等，而是先使昆虫活动减少，度兴奋和痉挛等，而是先使昆虫活动减少，失去取食能力，继而瘫痪死亡，作用缓慢。失去取食能力，继而瘫痪死亡，作用缓慢。进入虫体后，一般要在酶的作用下代谢成进入虫体后，一般要在酶的作用下代谢成沙蚕毒素起作用，如巴丹。沙蚕毒素起作用，如巴丹。第72页/共231页w主要是作用于突触后膜乙酰胆碱受体。主要是作用于突触后膜乙酰胆碱受体。w电生理实验结果表明，沙蚕毒素对突触前膜的反应电生理实验结果表明，沙蚕毒素对突触前膜的反应无明显影响，而主

35、要是减小乃至完全阻断了兴奋性无明显影响，而主要是减小乃至完全阻断了兴奋性突触后电位突触后电位(EPSP)EPSP)，使之不能产生动作电位，神使之不能产生动作电位，神经兴奋传导中断。经兴奋传导中断。w实验结果还表明，沙蚕毒素是和乙酰胆碱竞争性地实验结果还表明，沙蚕毒素是和乙酰胆碱竞争性地占领乙酰胆碱受体，使乙酰胆碱失去作用的对象，占领乙酰胆碱受体，使乙酰胆碱失去作用的对象，但沙蚕毒素本身是乙酰胆碱的颉颃剂，它占领但沙蚕毒素本身是乙酰胆碱的颉颃剂，它占领N N型型受体后并不发生离子通透性改变，不产生动作电位。受体后并不发生离子通透性改变，不产生动作电位。w由于受体与离子通道是耦联关系，沙蚕毒素是通

36、过由于受体与离子通道是耦联关系，沙蚕毒素是通过占领受体而影响离子通道还是直接作用于离子通道，占领受体而影响离子通道还是直接作用于离子通道，尚不清楚。尚不清楚。第73页/共231页2 烟碱类杀虫剂植物杀虫剂烟碱及高效杀虫剂吡虫啉也是作用于突触后膜上的植物杀虫剂烟碱及高效杀虫剂吡虫啉也是作用于突触后膜上的N N型乙酰胆碱受型乙酰胆碱受体。体。烟碱可以直接和受体结合并永久性地占领受体，干扰了乙酰胆碱和其受体的烟碱可以直接和受体结合并永久性地占领受体，干扰了乙酰胆碱和其受体的结合，阻碍了神经兴奋的传导。结合，阻碍了神经兴奋的传导。第74页/共231页三、杀虫剂对-氨基丁酸（GABAGABA）受体的影响

37、 有机氯杀虫剂 Avermectin杀虫剂吡唑类杀虫剂第75页/共231页1.1.有机氯杀虫剂的作用机制 20世纪70年代初，W.H.Ryan等认为林丹及环戊二烯类（如狄氏剂）有机氯杀虫剂对昆虫而言，主要作用于中枢神经系统的以乙酰胆碱为神经递质的突触前膜，促进乙酰胆碱小泡过多地释放乙酰胆碱，带来的后果和有机磷杀虫剂抑制AChE的后果相似，造成突触后膜乙酰胆碱的积累。但这些杀虫剂如何刺激小泡过多释放乙酰胆碱，其机理并不清楚。第76页/共231页2020世纪世纪8080年代以来，年代以来，MatsumuraMatsumura等，等，AbalisAbalis等，等，CasidaCasida等认为林丹

38、、硫丹及环戊二烯类杀虫剂等认为林丹、硫丹及环戊二烯类杀虫剂作用于作用于GABAGABA受体，抑制了氯离子的内流，导致受体，抑制了氯离子的内流，导致中枢神经的兴奋和痉挛。中枢神经的兴奋和痉挛。突触前膜释放的突触前膜释放的GABAGABA和后膜的和后膜的GABAGABAA A 受体结合受体结合后将使氯通道开放，氯离子迅速涌入膜内，使后将使氯通道开放，氯离子迅速涌入膜内，使膜超极化，产生抑制性突触后电位。由于膜超极化，产生抑制性突触后电位。由于GABAGABAA A 受体上除受体上除GABAGABA的结合位点外，还存在共的结合位点外，还存在共它配体的结合位点，而这些位点被占领亦可影它配体的结合位点，

39、而这些位点被占领亦可影响氯通道的开闭。林丹等杀虫剂可能和响氯通道的开闭。林丹等杀虫剂可能和GABAGABAA A 受体上的苦毒宁位点相结合，阻断氯离子的内受体上的苦毒宁位点相结合，阻断氯离子的内流，从而干扰了昆虫的神经传导流，从而干扰了昆虫的神经传导 第77页/共231页2.吡唑类杀虫剂 新型杀虫剂锐劲特新型杀虫剂锐劲特（FipronilFipronil），），能有效地防治土壤能有效地防治土壤和作物害虫。和作物害虫。Fipronil Fipronil也是也是GABAGABAA A受受体的抑制剂，阻断了氯离子的内流。体的抑制剂，阻断了氯离子的内流。3 Avermectin杀虫剂 激活激活GABA

40、GABAA A型受体或型受体或GABAGABA门控的门控的氯通道，造成超极化效应。氯通道，造成超极化效应。AvermectinAvermectin不同于林丹、硫丹及不同于林丹、硫丹及环戊二烯类杀虫剂作用的另一个是环戊二烯类杀虫剂作用的另一个是事实它们之间无交互抗性事实它们之间无交互抗性。第78页/共231页四、杀虫剂对轴突传导的干扰DDT的作用机制 拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制第79页/共231页1、DDT的作用机制 关于DDT的作用机制，目前主要有两个学说：钠离子通道作为DDT的靶标的学说抑制外Ca+ATP酶的学说。第80页/共231页（1 1）钠离子通道作为靶标的学说 DDTDDT主要作用

41、于外周神经系统，尤其是感觉神经。主要作用于外周神经系统，尤其是感觉神经。DDTDDT的中毒症状是典型的神经毒剂症状：兴奋、的中毒症状是典型的神经毒剂症状：兴奋、痉挛、麻痹与死亡。痉挛、麻痹与死亡。电生理的研究发现，电生理的研究发现，DDTDDT的第一个重要作用就是的第一个重要作用就是用用DDTDDT处理的神经，一个刺激引起了一系列的放处理的神经，一个刺激引起了一系列的放射，即重复后放，这一重复后放阶段相应于中毒射，即重复后放，这一重复后放阶段相应于中毒症状的症状的兴奋期兴奋期；接着产生了不规则的，甚至不需；接着产生了不规则的，甚至不需刺激也引起的放射，这相应于刺激也引起的放射，这相应于痉挛期痉

42、挛期；重复后放；重复后放的减弱以至停止阶段相应于的减弱以至停止阶段相应于麻痹期麻痹期。因此关健问。因此关健问题是解释重复后放。题是解释重复后放。第81页/共231页正相没有下降到超极化水平，而负后电位延长与正相没有下降到超极化水平，而负后电位延长与振幅增加了。这种负后电位延长及振幅增加，使振幅增加了。这种负后电位延长及振幅增加，使膜电位超过了引起动作电位所要求的阈值电位，膜电位超过了引起动作电位所要求的阈值电位，因此就自发地引起了另一个动作电位。因此就自发地引起了另一个动作电位。假如第二个动作电位也同样引起负后电位的增加假如第二个动作电位也同样引起负后电位的增加并超过阈值电位，那就会再引起一个

43、放射。实验并超过阈值电位，那就会再引起一个放射。实验还证实还证实DDTDDT处理后，引起动作电位的阈值电位逐渐处理后，引起动作电位的阈值电位逐渐下降，因此重复后放越来越容易。在痉挛期小刺下降，因此重复后放越来越容易。在痉挛期小刺激也会引起重复后放。激也会引起重复后放。第82页/共231页DDT处理后，负后电位为什么会延长并加强呢？采用电压钳制技术实验，结果说明，负后电位的延长与加强主要是由于DDT影响了钠电流，使之在下降阶段（灭活阶段）变得迟缓。根据这一事实提出了Na+通道作为靶标的学说，即认为DDT影响了Na+通道，使之关闭延迟，因而延长了钠电流 第83页/共231页DDTDDT主主要要作作

44、用用于于兴兴奋奋组组织织（神神经经、肌肌肉肉）的的轴轴突膜。突膜。在在膜膜上上有有种种DDTDDT受受体体，这这种种受受体体不不同同于于其其他他类类型型的的受受体体（如如AChEAChE一一般般是是结结合合蛋蛋白白），它它是是膜膜上的一个空隙。上的一个空隙。DDTDDT及及其其类类似似物物只只要要适适合合进进入入这这个个空空隙隙，就就会会引引起起与与之之偶偶联联的的离离子子通通道道（主主要要是是NaNa+通通道道）的的改改变变，结结果果是是延延迟迟了了NaNa+通通道道的的关关闭闭，形形成成了一个延长的、振幅加大的负后电位。了一个延长的、振幅加大的负后电位。增增大大的的负负后后电电位位超超过过

45、了了阈阈值值电电位位，因因而而引引起起了了一系列重复后放。一系列重复后放。重重复复后后放放的的结结果果导导致致产产生生了了一一种种神神经经毒毒素素的的释释放，使得昆虫最终死亡。放，使得昆虫最终死亡。第84页/共231页（2 2）外Ca+ATPATP酶作为靶标的学说外外CaCa+ATPATP酶处于细胞膜或神经膜的外表。它以酶处于细胞膜或神经膜的外表。它以ATPATP分解产生的能量来调节膜外的分解产生的能量来调节膜外的CaCa+浓度。当外浓度。当外部部CaCa+浓度低时，这个酶就被活化，而当外部浓度低时，这个酶就被活化，而当外部CaCa+浓度达到一定水平时，它就停止工作或积极去除浓度达到一定水平时

46、，它就停止工作或积极去除CaCa+。对对DDTDDT敏感的是外敏感的是外CaCa+ATPATP酶，酶，DDTDDT的作用就是抑的作用就是抑制了这种外制了这种外CaCa+ATPATP酶活性，导致了轴突膜外表酶活性，导致了轴突膜外表的的CaCa+浓度降低，从而使得阈值电位降低，更易引浓度降低，从而使得阈值电位降低，更易引起重复后放。起重复后放。这个酶对这个酶对DDTDDT十分敏感，而且十分敏感，而且 在低温时更易被在低温时更易被DDTDDT抑制，这也可以说明抑制，这也可以说明DDTDDT的负温度系数（即的负温度系数（即DDTDDT的同的同一剂量对昆虫的毒力在低温时，如一剂量对昆虫的毒力在低温时，如

47、1515，比在高温，比在高温时，如时，如3030，还强大）。，还强大）。第85页/共231页（3 3）DDTDDT引起神经毒素的释放实验证明，一切刺激（如拟除虫菊酯类、有机磷实验证明，一切刺激（如拟除虫菊酯类、有机磷及其他有机氯杀虫剂的刺激乃至机械的刺激）都及其他有机氯杀虫剂的刺激乃至机械的刺激）都可能导致神经分泌这种毒素。可能导致神经分泌这种毒素。19591959年年SterrburgSterrburg初步分离和鉴定了这种毒素，初步分离和鉴定了这种毒素，认为是个芳香胺，而认为是个芳香胺，而ItIt的工作认为是的工作认为是L-L-亮氨酸及亮氨酸及其脱羧代谢产物展异戊胺。其脱羧代谢产物展异戊胺。

48、张宗炳等研究认为，这个毒素是酪胺。酪胺是一张宗炳等研究认为，这个毒素是酪胺。酪胺是一种不正常的神经胺（在正常情况下仅痕量存在），种不正常的神经胺（在正常情况下仅痕量存在），它和正常的神经胺起竞争作用而干扰了神经兴奋它和正常的神经胺起竞争作用而干扰了神经兴奋传导。在神经毒剂作用下，酪氨酸脱羧酶活性大传导。在神经毒剂作用下，酪氨酸脱羧酶活性大大提高，由此形成了大量酪胺，巴丹、杀虫脒、大提高，由此形成了大量酪胺，巴丹、杀虫脒、西维因等并不产生这种神经毒素。西维因等并不产生这种神经毒素。第86页/共231页2.2.拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制比较复杂，还有许多问题不清楚。

49、昆虫在不同剂量作用下分别产生忌避、击倒、拒食和毒杀效果，而且不同的分子结构其作用机制也不尽相同。Cammon等（1981）按其分子中有无-CN基将拟除虫菊酯 类杀虫剂分成两种类型：第87页/共231页除虫菊酯类杀虫剂两种类型型：包括天然除虫菊酯、胺菊酯、丙烯菊酯及二氯苯醚菊酯等。这一类型的作用机制和DDT相似，外周神经系统对其最为敏感，主要作用于神经膜，改变了膜的通透性，特别是延迟了Na+通道的关闭，负后电位延长并加强，导致产生重复后放，中毒昆虫表现为高度兴奋及不协调运动。型：包括溴氰菊酯、氯氰菊酯、杀灭菊酯等。这一类型虽然也影响神经膜上Na+通道，但并不引起重复后放，反而阻断兴奋的传导，中毒

50、昆虫不表现为高度兴奋，而是很快就产生痉挛并进入麻痹状态。第88页/共231页五 昆虫呼吸毒剂的作用原理 昆虫的生命过程所需的能量来自碳水化合物、脂肪和蛋白质的氧化代谢。主要通过生成乙酰辅酶A而进入三羧循环，转入呼吸链进行氧化磷酸化，最终生成ATP。第89页/共231页昆虫细胞内的呼吸代谢过程第一阶段：糖、脂肪、蛋白质大部分转变为乙酰辅酶第一阶段：糖、脂肪、蛋白质大部分转变为乙酰辅酶A A第二阶段：从乙酰辅酶第二阶段：从乙酰辅酶A A开始的三羧酸循环开始的三羧酸循环第三阶段：第三阶段：TCA TCA产生的氢原子通过产生的氢原子通过NAD-NADHNAD-NADH转移给黄素蛋白及转移给黄素蛋白及细