.,不同類型殺蟲劑的作用機理,.,目錄,前言第一章：殺蟲劑作用機理的理論基礎第二章：不同類型殺蟲劑對害蟲的作用機理參考文獻,.,前言,殺蟲劑的合理使用，可以控制病蟲害，保證樹木生長，鮮花盛開，糧食豐收；但是如果使用不當，不僅會破壞生態環境，還會危害人類的健康，甚至危及生命。因而深入了解不同類型殺蟲劑的特性，掌握其對害蟲的作用機理，才能充分發揮其使用的有利因素，以達到環境優美，身體健康的目標。,.,第一章：殺蟲劑作用機理的理論基礎,1信息的傳遞機制1、軸突傳導2、突觸傳導2離子通道1、電壓門控性鈉離子通道（電壓依賴性通道）2、膜受體通道（配體門控通道）3遞質分解酶系,.,1信息的傳遞機制,信息的傳遞分為軸突傳導和突觸傳導。,1、軸突傳導（即一個神經元內的傳導）,2、突觸傳導（即神經元之間或神經元-肌肉之間的傳導）,.,2離子通道,離子和離子通道是細胞興奮的基礎。特定類型的神經元離子通道已被證實是殺蟲劑的主要靶作用位點。除了有機磷酸酯和氨基甲酸酯類殺蟲劑阻斷乙酰膽堿酯酶外，大部分殺蟲劑作用于鈉通道和一氨基丁酸(GABA)受體。靶標不敏感是害蟲對殺蟲劑產生抗性極為重要的一種機制，尤其與高水平抗性有關。有機磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯和環戊二烯類殺蟲劑的抗性都已先后被證明與其作用靶標鈉離子通道和GABA受體的某些氨基酸置換有關。,.,神經元離子通道分類,離子通道是鑲嵌在細胞膜上的蛋白質孔道，由跨膜蛋白質大分子一通道蛋白組成，具有高度選擇性的親水通道，控制對鈉、鉀、鈣和氯等離子的通透性。在神經沖動傳導中起著重要作用。細胞膜離子通道可以分為3大類：,.,1、電壓門控性鈉離子通道（電壓依賴性通道）,.,2、膜受體通道（配體門控通道）,（1）煙堿型乙酰膽堿受體昆蟲的煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)局限在中樞神經系統，且在神經節上大量表達。此外，在昆蟲的腦部和神經肌肉接頭處還有一種可被蕈毒酮激活的蕈毒酮樣受體。nAChR在突觸膜上與神經遞質ACh特異性結合，產生一系列生物學效應。,.,（2）谷氨酸受體谷氨酸(glutamieaeid，Glu)是昆蟲的神經肌肉連接處和哺乳動物腦中的興奮型神經遞質。研究發現，溴氰菊酯可作用于大腦突觸膜上的谷氨酸受體(GluR)，促進Glu的合成，并使Glu與GluR的結合量明顯增加。除了GluR以外，溴氰菊酯還對蛋白激酶C(PKC)具有直接的刺激作用。研究發現，溴氰菊酯可引起神經細胞內游離鈣水平明顯升高，這種升高可能是溴氰菊酯引起N甲基D天門冬氨酸(NMDA)受體激活，增強了PKC的活性所致。然而，PKC活性的增高，一方面可誘導早期反應基因，如c-fos和c-jun的表達，另一方面可能調節抑癌基因p53的活性從而參與溴氰菊酯弓l起的神經細胞凋亡。上述情況的發生被認為是擬除蟲菊酯干擾了Glu遞質合成與釋放，使得信號傳遞發生紊亂所致。,.,（3）GABA受體GABA受體與昆蟲毒理學關系最密切。所有親離子GABA受體都屬于一個含半胱氨酸環的神經傳送體受體超家族。這些受體包括nAChR，馬錢子堿敏感的甘氨酸受體和5-羥色胺3型受體(5-HT3受體)。這些受體都由5個亞單位低聚而成，環繞一個中央傳送門控性離子通道。占領或破壞GABA受體之后神經沖動的正常傳導受阻。隨著對GABA受體研究的逐步深入，人們逐漸認識到GABA受體與乙酸膽堿酯酶和電壓敏感鈉通道一樣也是殺蟲劑重要的作用靶標。,.,3遞質分解酶系,和殺蟲劑作用機制關系密切的是乙酰膽酯酶（AchE）。昆蟲體內，AchE分子類型較簡單，主要是球型二聚體（G2），其次是球型單體（G1）。不同的AchE分子具有相同的底物催化特性，因為AchE氨基酸序列在不同的酶分子之間完全相同。乙酰膽酯酶的作用是催化水解神經遞質乙酰膽堿為膽堿和乙酸。,.,第二章：不同類型殺蟲劑對害蟲的作用機理,化學農藥通常是指用來殺滅有害生物以及調節植物生長的化學物質。根據農藥的用途及成分、防治對象、作用方式機理等，分類的方法也多種多樣。殺蟲劑依據其有效成分的化學結構可分為：有機氯農藥、有機磷農藥、氨基甲酸酯類農藥、除蟲菊酯農藥和無機農藥等。殺蟲劑的作用機理，主要分為神經作用、呼吸作用、昆蟲生長調節作用三大類。其中與神經系統有關的乙酰膽堿酯酶抑制劑有機磷類、氨基甲酸酯類，及鈉通道抑制劑擬除蟲菊酯類已成為殺蟲劑市場的三大支柱。,.,1有機氯類殺蟲劑的作用機理1、農藥毒性與品種2、結構與作用機理2有機磷類殺蟲劑的作用機理1、農藥毒性與品種2、結構與作用機理3、應用中的注意事項3氨基甲酸酯類殺蟲劑的作用機理1、農藥毒性與品種2、結構與作用機理4擬除蟲菊酯類殺蟲劑的作用機理1、從天然除蟲菊酯到擬除蟲菊酯2、農藥的品種3、作用機理5滅幼脲的作用機理,.,1有機氯類殺蟲劑的作用機理,1、農藥毒性與品種屬劇毒和高毒，主要品種有滴滴涕(DDT)、林丹和六六六(已于1983年4月1日停止生產，禁止在果蔬及農作物使用)等，目前準予使用并在生產上流行的是硫丹(賽丹、碩丹、安殺丹)。對果品相對安全，年可間隔使用12次。2、結構與作用機理有機氯農藥是一類氯代芳香烴的衍生物，烴類化合物中氫原子被鹵素取代后毒性增大，取代越多，毒性越大，如六六六,DDT,狄氏劑等。此類化合物結構穩定、難氧化、難分解和毒性大，主要是侵害神經系統和實質性器官的毒物使神經系統高度興奮引起抽搐，并可損害大腦神經細胞和肝臟等，有機氯殺蟲劑易溶于有機溶劑，尤其是脂肪組織中，因此是高效、高毒、高殘留的農藥，尤其是DDT具明顯的致癌性能和遺傳毒性。,.,2有機磷類殺蟲劑的作用機理,1、農藥毒性與品種劇毒和高毒：甲拌磷(3911)、對硫磷(1605)、甲基對硫磷(甲基1605)、久效磷、磷胺、甲胺磷、殺撲磷(速撲殺、速蚧克)、水胺硫磷、氧樂果等。中低毒：敵百蟲、敵敵畏、辛硫磷、樂果、馬拉硫磷(馬拉松)、乙酰甲胺磷、三唑磷、毒死蜱(樂斯本、氯吡硫磷)、丙嗅磷、倍硫磷、殺螟硫磷(殺螟松)、喹硫磷(愛卡士)、噠嗪硫磷、氯唑磷(米樂爾)等。,.,2、結構與作用機理有機磷農藥主要有磷酸酯類化合物、硫代磷酸酯類化合物，其結構通式：(Z一般是S或0，X是一NH2、一OCH3、一CH3、一H、一Cl、一NO2等)，是含C-P鍵、C-O-P、C-S-P、C-N-P鍵的有機化合物，此類農藥中心磷原子非常親電子，是顯示毒性作用的關鍵，有機磷農藥的毒性與化學結構有關。如(RO)2-P結構中，R基含C數多的毒性大，異丙基乙基甲基。乙基1605比甲基1605毒性大2.5倍，硫聯結構比硫離結構的毒性大。,.,有機磷農藥是典型的酶毒劑，殺蟲機理是吸附昆蟲體內的膽堿酯酶，使傳導昆蟲神經沖動的乙酰膽堿無法正常水解，在突觸處大量積累，干擾神經沖動的正常傳導，誘發神經毒素，導致昆蟲死亡。一般在氣溫高時藥效顯著。由于多年推廣的高效劇毒品種因其易造成農藥殘留、害蟲產生抗性、易致果銹及傷害天敵等缺陷已逐漸被淘汰，目前正向著更高效和低毒化方向發展。3、應用中的注意事項（1）盡量選用毒性低的品種（2）盡量避開已應用多年的老品種（3）花期至采收前盡量不用,.,3氨基甲酸酯類殺蟲劑的作用機理,氨基甲酸酯類衛生殺蟲劑自20世紀50年代問世以來，在短短的二十幾年就發展成為與有機磷類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑并駕齊驅的三大類農藥之一。這對有機磷、擬除蟲菊酯類殺蟲劑的抗性以及輪換、交替使用起了重要的作用。這類化合物對昆蟲多數都具有觸殺和胃毒作用，有的還兼有熏蒸和內吸作用，他們速效性好，選擇性強，殘留低，殘效期長。與有機磷殺蟲劑相比，優越性在于：較有機磷類殺蟲劑原藥純度要高，含雜質少，對環境造成不良影響也要少；昆蟲對氨基甲酸酯類農藥殺蟲劑所產生的抗性一般較對有機磷類殺蟲劑產生抗性要慢、低。,.,1、農藥的毒性與品種,.,.,2、結構與作用機理氨基甲酸酯類農藥的基本結構屬于碳酸衍生物，此類殺蟲劑的作用機理是破壞昆蟲神經系統的酶活性，使昆蟲先出現興奮，發生痙攣、麻痹死亡，該類化合物分解產物一般為C02、胺類、酚類和醇類，這些分解物是無毒低殘留的，是比較安全的農藥，具高效廣譜等優點。,.,4擬除蟲菊酯類殺蟲劑的作用機理,1、從天然除蟲菊酯到擬除蟲菊酯擬除蟲菊酯是繼有機氯、有機磷和氨基甲酸酯之后具有生物活性優異、環境相容性較好的一大類殺蟲劑，在國際農藥市場中占19的份額，在防治衛生害蟲和農作物害蟲中占有重要地位。（1）除蟲菊除蟲菊分為紅花除蟲菊和白花除蟲菊兩個品種，紅花除蟲菊僅具有觀賞價值，白花除蟲菊中含有殺蟲活性物質。白花除蟲菊的地面以上部分均含有天然除蟲菊酯，花中含量最高，是種植、加工業注意的焦點。從19952000年的統計數據來看，天然除蟲菊的產量分布為：肯尼亞約10000kg，坦桑尼亞約2552kg，我國云南紅河森菊公司約5000kg。,.,（2）天然除蟲菊酯優缺點（1）優點：A高效：天然除蟲菊酯一旦同害蟲接觸，立即作用于其中樞神經系統，導致其迅速死亡；B低毒：對人和溫血動物低毒，即使意外食用或接觸，也可迅速在體內放代謝。例如，美國政府批準天然除蟲菊酯類產品可以在蔬菜和食品運送至超市和加工廠的途中使用；C低抗性：結構的復雜性阻止害蟲抗性的產生；D廣譜：天然除蟲菊酯包含6個結構相近的化合物，殺蟲譜比單一殺蟲劑廣可以防治室內和花園內的蒼蠅、蚊子、蟑螂、蚜蟲和螞蟻等；E環境兼容性：天然除蟲菊酯容易被光和空氣降解；F驅避性：天然除蟲菊酯是一種低毒的強力驅避劑，可以在食品和倉儲谷物中使用；G激活作用：天然擬除蟲菊酯比其它殺蟲劑有更強的激活作用，它可以驅使在洞穴中的害蟲爬出而同殺蟲劑接觸。（2）缺點：A它在害蟲體內十分容易被代謝而迅速失去活性；B光不穩定性。,.,（3）擬除蟲菊酯的開發從除蟲菊花中提取除蟲菊酯，不但成本高，而且也滿足不了各方面的大量需要，所以當除蟲菊酯的結構被確定以后，各國的學者就開始通過分別改變酸部分和醇部分的結構來篩選和尋找新的殺蟲劑。1949年美國的Schechter和LaForge合成了擬除蟲菊酯丙烯除蟲菊酯。擬除蟲菊酯發展到今天已先后經歷了從對光不穩定性到對光穩定性從環丙烷結構到非環結構、從羧酸酯類到非羧酸酯類，以及引入含氟基團、雜環結構等一系列過程。目前，擬除蟲菊酯類殺蟲劑的開發朝著下列方向發展：開發低魚毒的品種；結構中引入氟原子，提高生物活性以及解決其抗性問題；開發第二除蟲菊酸類擬除蟲菊酯；開發土壤用藥品種；開發具殺螨活性的藥劑；光學異構體拆分、立體有擇合成高活性化合物。,.,2、農藥的品種富銳、氰戊菊酯(殺滅菊酯、速滅殺丁)、順式氰戊菊酯(來福靈)、溴氰菊酯(敵殺死)、氯氰菊酯(安綠寶、滅百可、韓樂寶、賽波凱、興棉寶)、順式氯氰菊酯(高效安綠寶、百事達、高效滅百可、奮斗吶、快殺敵)、高效氯氰菊酯(高效順、反氯氰菊酯)、三氟氯氰菊酯(綠色功夫)、高效氟氯氰菊酯(保得)、聯苯菊酯(天王星)、甲氰菊酯(滅掃利)等。,.,3、作用機理昆蟲的神經沖動在傳導過程中，軸突有大量的Na、K進出，離子進出受離子通道的控制，除蟲菊酯類農藥，就是破壞軸突離子通道而影響神經功能的神經毒劑，它們大都具有一個環丙烷，環丙烷中C1和C3是兩個不對稱碳原子，使得這個環具空間立體結構，當整個分子所具有的構型與其作用的軸突受體構型取同一致時，易與受體結合，改變神經膜的三維結構，離子通道空隙變小，神經膜對Na、K透性降低產生毒性，構型越吻合，殺蟲活性越強。擬除蟲菊酯分子構型及作用機理與除蟲菊酯類相似。,.,5滅幼脲的作用機理,滅幼脲為有選擇性的低毒殺蟲劑，它的作用機理是通過抑制害蟲表皮幾丁質合成，阻礙害蟲正常生長發育，主要是使害蟲不能脫皮而死亡。殺蟲速度緩慢，藥效期l520天，能耐雨水沖刷，對益蟲比較安全。該藥突出的特點是，對多種害蟲均有效。對蚜蟲、葉蟬和飛虱等刺吸式口器害蟲無效。,.,參考文獻,1吳文君.農藥學原理M.北京:中國農業出版社,2000.311-336.2黃伯俊,黃敏麟等.農藥毒理學M.北京:人民軍醫出版社,2004.346-503.3王佳,諸葛洪祥.昆蟲神經元離子通道及殺蟲劑作用機理的研究進展J.熱帶醫學雜志,2