1、農(nóng)藥學(xué) 殺蟲劑篇,1,什么是殺蟲劑 (insecticide)？,2,第一節(jié) 殺蟲劑發(fā)展歷史與現(xiàn)狀,1 早期的天然殺蟲劑,3,第一節(jié) 殺蟲劑發(fā)展歷史與現(xiàn)狀,2 殺蟲劑系統(tǒng)科學(xué)的研究,4,3 高毒殺蟲劑的低毒化改造 不對稱型 磷酸酯及雜環(huán)有機磷的開發(fā)：丙硫磷、丙溴磷、毒死蜱、嘧啶氧磷等 克百威 丁硫克百威、丙硫克百威； 滅多威 硫雙滅多威 4 結(jié)構(gòu)新穎、高效低毒殺蟲劑的開發(fā) 氯化煙堿類殺蟲劑：吡蟲啉、啶蟲脒等 吡啶類殺蟲劑：吡蚜酮 吡咯類殺蟲劑：溴蟲腈 苯甲酰基脲類：除蟲脲、氟啶脲 多元大環(huán)內(nèi)脂類：阿維菌素、多殺菌素等 如雙酰肼類：蟲酰肼、甲氧蟲酰肼、呋喃蟲酰肼等 雙酰胺類：氯蟲苯甲酰胺、氟蟲雙

2、酰胺、氰蟲酰胺,第一節(jié) 殺蟲劑發(fā)展歷史與現(xiàn)狀,1970s-今,5,5 基因工程殺蟲劑的開發(fā) 殺蟲蛋白：Bt毒素 殺蟲基因：小分子RNA,第一節(jié) 殺蟲劑發(fā)展歷史與現(xiàn)狀,轉(zhuǎn)基因殺蟲植物,6,殺蟲藥劑的發(fā)展方向,殺生控制 高毒低毒/無毒 廣譜高選擇性,7,第二節(jié) 殺蟲劑的分類,進(jìn)入蟲體的方式 作用機制 化學(xué)結(jié)構(gòu),依據(jù)：,8,殺蟲藥劑的分類依據(jù)進(jìn)入蟲體的方式,胃毒劑 Stomach poisons 觸殺劑 Contact poisons 熏蒸劑 Fumigant poisons,9,一、作用于神經(jīng)系統(tǒng)的藥劑-神經(jīng)毒劑 膽堿酯酶抑制劑：有機磷酸酯 氨基甲酸酯 乙酰膽堿受體抑制劑：煙草堿 巴丹類 軸突部位

3、傳導(dǎo)抑制劑：有機氯，除蟲菊及擬除蟲菊酯 章魚胺等突觸傳導(dǎo)抑制劑：甲脒類（殺蟲脒） 二、作用于呼吸系統(tǒng)的藥劑 -SH基酶的抑制劑：無機砷 線粒體電子傳遞抑制劑：魚藤酮，氫氰酸，硫磺（殺螨） 三羧酸循環(huán)抑制劑：氟乙酰胺,殺蟲藥劑的分類按作用機制分：,10,三、調(diào)控昆蟲生長發(fā)育的藥劑 保幼激素類似物、蛻皮激素類似物、幾丁質(zhì)合成抑制劑 四、行為控制劑 性外激素；報警外激素；引誘劑；驅(qū)避劑 五、核酸合成抑制劑 化學(xué)不育劑,殺蟲藥劑的分類按作用機制分：,11,殺蟲藥劑的分類按結(jié)構(gòu)分：,有機氯類殺蟲劑 有機磷類殺蟲劑 氨基甲酸酯類殺蟲劑 擬除蟲菊酯類殺蟲劑 沙蠶毒素類殺蟲劑 新煙堿類殺蟲劑 吡咯、吡唑和吡啶

4、類殺蟲劑 苯甲?；孱惡袜侯悮⑾x劑 雙酰胺類殺蟲劑 激素類殺蟲劑 生物源殺蟲劑 基因工程殺蟲劑,12,13,第三節(jié) 殺蟲藥劑進(jìn)入蟲體的 途徑及其穿透性,3.1 殺蟲藥劑侵入蟲體的途徑 3.2 殺蟲藥劑對昆蟲表皮的穿透 3.3 殺蟲藥劑對卵殼的穿透 3.4 殺蟲藥劑對消化道的穿透 3.5 殺蟲藥劑在蟲體中的分布,14,3.1 殺蟲藥劑侵入蟲體的途徑,由口進(jìn)入，通過消化道：胃毒劑、內(nèi)吸劑 由體壁進(jìn)入：觸殺劑 由氣門經(jīng)氣管進(jìn)入：液體觸殺劑、油劑、 熏蒸劑,15,3.2 殺蟲藥劑對昆蟲表皮的穿透,影響殺蟲藥劑到達(dá)靶標(biāo)的因素 昆蟲表皮的構(gòu)造 表皮構(gòu)造對藥劑穿透的影響 殺蟲藥劑的性質(zhì)藥劑對穿透性的影響 溶

5、劑和助劑對藥劑穿透的影響,1）影響殺蟲藥劑達(dá)到靶標(biāo)的因素,殺蟲藥劑,體壁,靶標(biāo),脂肪不活化儲藏,解毒代謝,活化,初級代謝,次級代謝,內(nèi)部阻隔層,酶底物競爭作用,排泄,16,17,2)表皮構(gòu)造對藥劑穿透的影響,昆蟲表皮的附屬物：刺、毛多，可減少藥劑與表皮的接觸機會，如燈蛾、毒蛾等的幼蟲,18,2)表皮構(gòu)造對藥劑穿透的影響,昆蟲上表皮分泌的蠟層,19,2)表皮構(gòu)造對藥劑穿透的影響,昆蟲上表皮的性質(zhì)耐水、強酸，不耐強堿 昆蟲外表皮的骨化程度 昆蟲表皮的厚度 昆蟲不同部位表皮的厚度不同，藥劑的穿透能力就不同。,氣門胸足、腹足節(jié)間膜臀足一般表皮,20,護(hù)蠟層,角質(zhì)精層,蠟層,昆蟲表皮的構(gòu)造,21,3)

6、殺蟲藥劑的性質(zhì)對穿透的影響,（1）脂溶性 一定范圍內(nèi)與穿透性成正比。 （2）藥劑的解離度 一般與穿透性成反比。如硫酸煙堿的觸殺毒性不如煙堿，但二者的注射毒性相似。,穿透性,藥劑的脂溶性,22,上表皮為脂溶性，內(nèi)表皮有一定親水性。 一般藥劑的區(qū)分系數(shù)大，其穿透力就大。,（3）藥劑的區(qū)分系數(shù),區(qū)分系數(shù) Partition coefficient 即藥劑在正辛醇與水中的分配系數(shù)。,23,但也有相反的報道：,表2.3 點滴處理美洲大蠊后區(qū)分系數(shù)與藥劑穿透力的關(guān)系,24,(4) 藥劑的表面張力 (5) 藥劑與昆蟲表皮的親和力,3) 殺蟲藥劑的性質(zhì)對穿透的影響,25,4)溶劑和助劑對藥劑穿透的影響,溶劑

7、甲苯、二甲苯、乙苯、丙酮等 (2) 助劑 乳化劑：非離子乳化劑、陰離子乳化劑 滲透劑：促進(jìn)藥劑進(jìn)入昆蟲內(nèi)部。 潤濕劑：降低液固表面張力，增加藥液對固體表面的接觸 礦物油作為殺蟲劑的應(yīng)用：,26,溶劑和助劑對穿透的影響,增加脂溶性 降低表面張力 擾亂蠟層分子的排列 破壞表皮內(nèi)蛋白質(zhì),27,3.3 殺蟲藥劑對卵殼的穿透,卵殼,卵黃膜 幾丁質(zhì)、蠟質(zhì)層,內(nèi)卵殼 蛋白質(zhì),外卵殼 蛋白質(zhì)、脂肪,卵 孔,石硫合劑 油劑,不進(jìn)入卵內(nèi),藥劑,28,3.4 殺蟲藥劑對消化道的穿透,腸的構(gòu)造：前、中、后腸 藥劑能否穿透消化道進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，主要取決于藥劑是否能溶解于消化液中，也就是說，藥劑與消化液的酸堿性是否一致。,

8、昆蟲中腸的pH一般為68左右 鱗翅目幼蟲中腸一般pH值為910.5,29,殺蟲藥劑穿透運轉(zhuǎn)的三種學(xué)說,1）藥劑表皮血淋巴靶標(biāo) 2）藥劑表皮沿蠟層擴散氣管系統(tǒng),3）藥劑表皮幾丁質(zhì)片層橫向擴散 神經(jīng)末梢神經(jīng)系統(tǒng),30,3.5 殺蟲藥劑在蟲體中的分布,殺蟲藥劑,表皮,消化道,血淋巴,藥劑血漿中的蛋白質(zhì),隨血淋巴循環(huán)送到蟲體各個組織器官,到達(dá)靶標(biāo)部位,與蛋白結(jié)合貯存,31,決定殺蟲藥劑在蟲體各組織分布量的因素,1.穿透率（Rate of penetration) 2.生物轉(zhuǎn)化率（Rate of biotransformation) 3.排泄率（Rate of excretion),32,殺蟲藥劑進(jìn)入昆

9、蟲體內(nèi)后的假想曲線,速率,時間,P,D,真正起作用的藥量，且須對昆蟲的致死劑量,33,殺蟲藥劑進(jìn)入昆蟲體內(nèi)后的假想曲線,速率,時間,P,A,D,真正起作用的藥量，且須對昆蟲的致死劑量,34,硫代型有機磷藥劑的活化,P,RO,RO,S,X,P,RO,RO,X,O,硫代型有機磷,氧化型有機磷,35,小結(jié),一種藥劑要獲得最好的毒性應(yīng)該是能迅速穿透體壁，很容易地從表皮區(qū)分布到淋巴區(qū)，然后從血淋巴到神經(jīng)組織，最好不分布到脂肪、腸、馬氏管等組織或器官，因為這些部位經(jīng)常具有解毒作用。,第四節(jié) 與神經(jīng)毒劑有關(guān)的昆蟲神經(jīng)生理,現(xiàn)在使用的大多數(shù)藥劑屬神經(jīng)毒劑,神經(jīng)生理學(xué)的生命過程是神經(jīng)毒劑作用的基礎(chǔ),36,37,

10、1.昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng),中樞神經(jīng)系統(tǒng) 外周神經(jīng)系統(tǒng) 交感神經(jīng)系統(tǒng),腦,腹神經(jīng)索,感覺神經(jīng)纖維 運動神經(jīng)纖維,38,神經(jīng)細(xì)胞和突觸,軸狀突,樹狀突,神經(jīng)細(xì)胞體,突觸,突觸,39,神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)方式,1軸突傳導(dǎo)信號沿軸狀突傳導(dǎo) 2突觸傳導(dǎo)信號在神經(jīng)細(xì)胞間傳導(dǎo),靜息電位 resting potential,定義：指神經(jīng)膜在靜止時，由于膜的選擇通透性和離子分布的不均勻，形成的膜外為正膜內(nèi)為負(fù)的跨膜電位差。,2.軸突傳導(dǎo),40,41,靜息電位的形成,胞外液中，高Na+ ，低K+，Cl-等； 胞內(nèi)液中，低Na+ ，高K+，Cl-和有機陰離子等； Na+不能自由進(jìn)出，K+可自由進(jìn)出，因而由內(nèi)向外擴散，使膜內(nèi)相對

11、留下較多陰離子，導(dǎo)致膜內(nèi)外出現(xiàn)電位差。 當(dāng)離子濃度與電場強度形成動態(tài)平衡時， K+停止擴散。此時膜內(nèi)外的電位差稱為靜息電位。,42,動作電位及其在軸突上的傳導(dǎo),動作電位 action potential 一定強度的刺激可使神經(jīng)細(xì)胞膜對Na+的通透性發(fā)生改變并在瞬間達(dá)到最大值，在電位差和離子濃度的作用下，Na+迅速進(jìn)入膜內(nèi)，產(chǎn)生一個向內(nèi)的電流，使該區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞膜電位上升，即產(chǎn)生一個動作電位。 動作電位具有明顯的閾值，是一個全或無的反應(yīng)。,43,幾個概念,極化 polarization 去極化 depolarization 超極化 ultra-polarization,44,動作電位的產(chǎn)生,神經(jīng)

12、膜,Na+,K+,outside,Inside,K+,K+,45,動作電位產(chǎn)生的四個階段,鈉離子通道的活化引起動作電位的上升階段(去極化); 鉀離子通道的活化和鈉離子通道的失活引起動作電位的下降階段（恢復(fù)極化） 正相(超極化)階段, K+向膜外不斷流出使膜電位實際上比靜止電位更負(fù); 負(fù)后電位階段, K+向內(nèi)流入，實際上比靜止電位更正。,46,動作電位,47,動作電位的幅度在一定范圍內(nèi)隨刺激強度增強而增大,48,動作電位的傳導(dǎo),Na+通道打開，Na+流入膜內(nèi)，使該部位的膜去極化，同時產(chǎn)生一個局部電流。該電流又流到膜的下一部位，使新的位點去極化，產(chǎn)生一個動作電位。這種沿軸突的去極化作用的移動，就形

13、成動作電位的傳導(dǎo)。,+ + + + - - - - - + + + + + + + +,- - - - - + + + + - - - - - - - - - - - -,（不應(yīng)區(qū)）,激活區(qū),膜外,膜內(nèi),49,3.突觸傳導(dǎo) synaptic transmission,突觸synapse：一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元或肌細(xì)胞之間傳遞信息的連接點。 輸出信息的神經(jīng)元的軸突形成突觸前膜，接受信息的樹突形成后膜。 前膜與后膜之間的間隙稱為突觸間隙synaptic cleft，一般為1020nm，有的達(dá)2050nm。 前膜以囊泡形式釋放神經(jīng)遞質(zhì)，遞質(zhì)通過間隙與后膜上的受體結(jié)合，使后膜上也產(chǎn)生一個動作電位，完

14、成突觸傳導(dǎo)。,50,突觸,51,Ca2+,Ca2+,突觸間隙 2050nm,52,昆蟲神經(jīng)傳遞介質(zhì),乙酰膽堿 (Acetylcholine, ACh)-乙酰膽堿受體 L-谷氨酸鹽 (L-glutamate)-谷氨酸受體 -氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA)-GABA受體 章魚胺(Octopamine, OA)章魚胺受體,53,乙酰膽堿受體(AChR),54,乙酰膽堿受體(AChR),乙酰膽堿與乙酰膽堿受體結(jié)合，使受體激活，導(dǎo)致其構(gòu)象發(fā)生改變， Na+離子通道打開，Na+進(jìn)入膜內(nèi)，引起突觸后膜去極化，在突觸后神經(jīng)元上產(chǎn)生動作電位。,55,在昆蟲的神經(jīng)細(xì)胞膜上有許多由通

15、道蛋白形成的跨膜小孔，稱為離子通道（ion channel） 具有高度的選擇性和親水性，只允許適當(dāng)大小、適當(dāng)電荷的離子通過 大多數(shù)離子通道在大部分時間是關(guān)閉的，只有在特殊的刺激下，打開的機率才急劇增加，這種現(xiàn)象稱為門控（gating），其基礎(chǔ)是通道蛋白的構(gòu)象變化。,離子通道Ion channel,56,離子通道的種類 對膜電位特別敏感的電壓門控離子通道 鈉離子通道 Sodium channel 鉀離子通道 Potassium channel 鈣離子通道 Calcium channel 由配體與膜受體結(jié)合后打開的通道，稱為配體門控離子通道 GABA受體 GABA receptors L-谷氨酸鹽

16、受體 GluCls 乙酰膽堿受體 nAChRs 鈣離子通道 Calcium channel,57,鈉離子通道模式圖,58,59,第五節(jié) 主要殺蟲劑種類及作用機制,有機氯類殺蟲劑 有機磷類殺蟲劑 氨基甲酸酯類殺蟲劑 擬除蟲菊酯類殺蟲劑 沙蠶毒素類殺蟲劑 新煙堿類殺蟲劑 吡咯、吡唑和吡啶類殺蟲劑 苯甲?；孱惡袜侯悮⑾x劑 雙酰胺類殺蟲劑 激素類殺蟲劑 生物源殺蟲劑 基因工程殺蟲劑,60,1. 有機氯類殺蟲劑,Organocholorines，也稱氯化烴類 代表種類：DDT,Dichlorodiphenyltrichloroethane,1874年由Othmar Zeidler合成 1939年由Pa

17、ul Hermann Mller發(fā)現(xiàn)其殺蟲活性，并由此獲得1948年Nobel Prizein Physiology and Medicine,61,DDT在控制斑疹傷寒和瘧疾流行中戰(zhàn)功卓著,1944-1946 Going west into France, being dusted with DDT at the border control stations,62,A U.S. soldier is demonstrating DDT-hand spraying equipment. DDT was used to control the spread of typhus-carrying

18、 lice.,63,A group of men from TODD Shipyards Corporation run their first public test of an insecticidal fogging machine at Jones Beach in New York. As part of the testing, a four-mile area was blanketed with the DDT fog. July 08, 1945,64,James Heidt, an entomologist, is shown in 1948 spraying DDT to

19、 kill mosquitoes in the Miami area.,65,Mobile DDT spraying machine in action. Jan 01, 1952,66,In 1958, The United States National Malaria Eradication Program used an entirely new approach implementing DDT for spraying of mosquitoes,67,Mosquitoes control with DDT,68,DDT spraying to farmers,DDT spraying in airplane,69,DDT的禁用,由于DDT在環(huán)境中的高殘留性及在生物體內(nèi)具有富集性，1973年1月1日，美國環(huán)境保護(hù)署（EPA)宣布禁止使用；其他國家隨后也做出類似規(guī)定。,70,1. 有機氯類殺蟲劑,六六六 1825年首次發(fā)現(xiàn)， 1940年由法國和英國昆蟲學(xué)家發(fā)現(xiàn)