杀虫剂作用机理分析课件

第五节 杀虫剂作用机制n杀虫剂作用机制（mechanism of insecticide）杀虫剂引起昆虫中毒或死亡的原因称为作用机制，或称作用机理。n 杀虫剂对昆虫的毒杀作用主要是化学作用，就是杀虫剂与昆虫的酶系、受体及其他物质的反应，这些反应引起昆虫生理上的改变，最终造成昆虫死亡。也有物理作用:堵塞气管（机油乳剂）；摩擦表皮（硅藻土）第五节 杀虫剂作用机制杀虫剂作用机制（mechanism o1研究作用机制的意义:n为新农药的创制提供有益的线索：发现新的作用靶标，构效关系分析n为科学合理使用提供依据：合理混用、轮用n为农药中毒的解毒提供理论支持研究作用机制的意义:2神经毒剂的作用机制 当前，绝大多数杀虫剂都是神经毒剂，它们主要是通过阻断神经传导而使昆虫致死。一、昆虫的神经传导 昆虫的神经传导是由感觉器官接受信息（刺激），不管这个信息是物理或是化学的，都由感觉器转化为生物电流，传给与感觉器官相连的感觉神经元，感觉神经元将神经冲动传导至神经节内，最经由联络神经元传导至运动神经元，最后传导至反应器官（肌肉或腺体）产生反应（肌肉收缩或腺体分泌）。神经毒剂的作用机制 当前，绝大多数杀虫剂都是神经3神经毒剂的作用机制n 昆虫神经传导的反射弧神经毒剂的作用机制 昆虫神经传导的反射弧4一、昆虫的神经传导n神经传导分为两部分：n轴突传导：是指神经冲动以生物电流的形式在轴突膜（神经膜）上的传导，是神经元内的传导。类似导线上的电传导。n突触传导：是两个神经元或神经元与肌肉之间的传导，是靠突触间的化学传递物质（神经递质）来完成的，属化学传导。一、昆虫的神经传导神经传导分为两部分：5（一）轴突传导 传递神经冲动的生物电流是怎样产生和传导的？1、静息电位 一个神经元就是一个细胞，也有个半透性膜。在轴状突上，当神经膜处于静止状态时，受膜内外离子（主要是钾、钠和氯离子）的影响，膜的外表面带正电，膜内带负电，这时膜两侧的电位就是静息电位，膜处于极化状态。（一）轴突传导 传递神经冲动的生物电流是怎样产生和传导6（一）轴突传导 膜电位是指膜内、外两个表面上的电位差。膜在没有刺激时，在外表面或内表面任何两点都是等电位的，无电位差，也就没有电流产生。（一）轴突传导 膜电位是指膜内、外两个表面上的电位差。7（一）轴突传导n2、动作电位的产生 当神经膜受到刺激产生兴奋时，神经膜的极化状态遭到暂时破坏，称为去极化作用。在刺激部位，膜的通透性起了变化，Na+由膜外渗入膜内，使膜内电位上升变得比原来更正些，形成一个短暂稳定的电位差。在兴奋产生时，膜内外形成的电位差就是动作电位，这个过程叫去极化。当神经冲动过去K+被离子泵吸入膜内，Na+被离子泵喷出膜外，神经膜恢复到极化状态，对Na+保持不渗透性。（一）轴突传导2、动作电位的产生8（一）轴突传导 3、动作电位的传导、动作电位的传导 在轴突上一个冲动在一个点产生动作电位，那么这个点与邻近点就会产生电位差，就会形成局部电流，引起邻近点的去极化，形成另一个动作电位。依次类推，最终神经冲动就以脉冲电流的形式在轴状突上传递下去。（一）轴突传导 3、动作电位的传导9（一）轴突传导n 动作电位的传导动作电位的传导（一）轴突传导 动作电位的传导10（二）突触传导1、突触的结构、突触的结构n在两个神经元之间或神经元与肌肉纤维之间的空隙，称为突触部位。间隙前和间隙后的膜，分别称为突触前膜和突触后膜。n 突触前膜中最重要的结构是突触小泡，小泡中含有神经递质。不同种类的突触，小泡所含的神经递质各不相同（乙酰胆碱、-氨基丁酸、谷氨酸盐等）。n 突触前后膜之间为一宽10-50nm的缝隙。n 突触后膜上有神经递质受体以及有关的酶系。（二）突触传导1、突触的结构11（二）突触传导 突触构造示意图（二）突触传导 突触构造示意图12（二）突触传导n（2）突触的兴奋传递过程 当一个冲动到达前膜时，改变了膜的离子通透性，导致细胞外液中的Ca2+向内流动，Ca2+的内流增加了突触小泡的随机运动，并与突触前膜发生撞击，小泡中的神经递质释放，神经递质扩散通过突触间隙，与突触后膜上的受体结合，引起后膜去极化，形成突触后动作电位。在新的动作电位产生后，神经递质被酶灭活，递质对受体的作用终止。这样神经冲动的突触传导就完成了。（二）突触传导（2）突触的兴奋传递过程13（三）神经毒剂的作用靶标 目前杀虫剂的作用靶标主要为：轴突膜上的离子通道（电压门控离子通道）、突触后膜上的神经递质受体（配位体离子通道）和神经递质水解酶。神经递质合成酶也是一个潜在的靶标。1 1、离子通道、离子通道 神经膜上都有由通道蛋白组成的小孔，称为离子通道。按受控机制可分为电压门控离子通道和配位体门控离子通道（1）电压门控离子通道 因膜电位变化而打开或关闭的离子通道。这类通道对膜电位变化很敏感，当膜电位发生改变时，通道蛋白从一种构象变成另一种构象，导致通道的开、关。如Na+、K+、Cl+和Ca2+通道。（三）神经毒剂的作用靶标 目前杀虫剂的作用靶标主要为：轴突14（三）神经毒剂的作用靶标 （2 2）配位体门控离子通道）配位体门控离子通道 因神经递质与膜受体结合而打开的离子通道。与杀虫剂作用机理有关的配位体门控离子通道主要存在乙酰胆碱受体、-氨基丁酸受体、章鱼胺受体、鱼尼丁受体等。乙酰胆碱受体（乙酰胆碱受体（AchR）：）：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（Ach）后被激活，引起后膜离子通透性的改变，造成离子通道（主要是Na+通道）的开放，Na+涌入膜内，膜去极化，产生动作电位，是神经兴奋继续传递下去。（三）神经毒剂的作用靶标 （2）配位体门控离子通道15（三）神经毒剂的作用靶标-氨基丁酸受体（氨基丁酸受体（GABA受体）和谷氨酸受体：受体）和谷氨酸受体：昆虫运动神经元的末梢和肌纤维形成的突触有两种类型，一类的神经递质是谷氨酸，在脊椎动物是兴奋性的，在昆虫既是兴奋性也是抑制性的神经递质；另一类是抑制性的神经递质-氨基丁酸（脊椎动物也是）。兴奋性神经递质作用于受体的钠离子通道，引起后膜去极化，使后膜兴奋。抑制性神经递质作用于受体的氯离子通道，造成Cl-的内流，产生抑制性突触后电位，使后膜的膜外电位变得更正了，也就是超极化。超极化的结果使得后膜更不容易去极化，即不易兴奋，因此具有抑制效应。（三）神经毒剂的作用靶标-氨基丁酸受体（GABA受体）和谷16（三）神经毒剂的作用靶标n鱼尼丁受体：鱼尼丁受体：钙离子对动物的肌肉收缩至关重要。在动物肌肉组织的细胞膜上存在着钙离子通道，由于其与鱼尼丁高度亲和，故称鱼尼丁受体。在动物体内主要由内源性调节蛋白来调控钙离子平衡。目前，已发现一批鱼尼丁类似物可作用于鱼尼丁受体，打开钙离子通道，导致钙离子流失，致使肌肉无法收缩。由于高等动物与昆虫的鱼尼丁受体仅有47%的同源性，因此，鱼尼丁受体是一个高度选择性的靶标。氯虫苯甲酰胺（康宽，美国杜邦）（三）神经毒剂的作用靶标鱼尼丁受体：钙离子对动物的肌肉收缩至17（三）神经毒剂的作用靶标n2 2、神经递质分解酶系、神经递质分解酶系 神经递质从突触前膜释放，无论是否与后膜受体结合，都要在有关酶系催化下分解。研究比较清楚的只有乙酰胆碱酯酶（AchE）。（1）AchE的结构 AchE是一大分子糖蛋白。不同生物的AchE结构差异很大。AchE重要部位：1）结合部位；2）酯动部位，也称催化部位（三）神经毒剂的作用靶标2、神经递质分解酶系18（三）神经毒剂的作用靶标（2）AchE的催化机制 乙酰胆碱酯酶的作用就是催化水解乙酰胆碱为胆碱和乙酸。乙酰胆碱乙酸+胆碱 （三）神经毒剂的作用靶标（2）AchE的催化机制19（三）神经毒剂的作用靶标n第一步：形成酶和底物的复合体（络合物）。乙酰胆碱在酶的结合部位，与酶形成一个络和物（EAX）。n第二步：乙酰化反应。在酯动部位，酶的丝氨酸上的羟基与乙酰胆碱的乙酰基反应，复合体释放出胆碱，生成乙酰化酶（EA）。n第三步：水解反应。乙酰化酶被水解成乙酸和酶，酶复活。（三）神经毒剂的作用靶标第一步：形成酶和底物的复合体（络合物20 小 结n神经传导分为轴突传导和突触传导n轴突传导为电传导，由于电压门控的离子通道改变，使神经膜的离子通透性发生变化而产生动作电位，并形成脉冲电流，将神经冲动在轴突上传递。杀虫剂可作用于神经膜上的离子通道而产生不正常的动作电位，影响正常的神经传导n突触传导为化学传导，由神经递质作用于突触后膜的受体而使配位体门控离子通道改变，产生突触后膜动作电位而完成传递。不同的突触类型由不同的神经递质来完成神经传导，主要有乙酰胆碱、-氨基丁酸、谷氨酸等。杀虫剂可模拟神经递质作用与受体，引起不正常的突触后膜动作电位，而影响神经冲动在突触的传导。小 结神经传导分为轴突传导和突触传导21小 结n神经递质在完成突触传导后，必须马上被相应的分解酶系所水解，脱离受体。如果神经递质的分解酶被杀虫剂所抑制，就会造成神经递质在突触部位的大量积累，不断刺激受体，从而影响正常的神经传导。小 结神经递质在完成突触传导后，必须马上被相应的分解酶系22二、神经毒剂的作用机制（一）有机磷酸酯类杀虫剂 有机磷杀虫剂的作用机制就在于其抑制了AchE的活性，使乙酰胆碱不能及时分解而积累，不断和受体结合，造成后膜上的钠离子通道长时间开放，突触后膜长期兴奋，从而影响了神经冲动的正常传导。中毒昆虫最初出现高度兴奋。痉挛，最后瘫痪、死亡。二、神经毒剂的作用机制（一）有机磷酸酯类杀虫剂23（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制n有机磷对AchE的抑制机制 有机磷酸酯类化合物和乙酰胆碱一样都是AchE的底物，但是不正常的底物。有机磷杀虫剂抑制AchE的反应同AchE分解乙酰胆碱的反应一样，也分三步：（1）酶和抑制剂形成复合体；（2）磷酰化反应。AchE的丝氨酸羟基氧原子与有机磷带正电荷的磷原子发生亲核反应，脱去有机磷的X基团（酸性基团），生成磷酰化酶；（3）水解反应。在水分子参与下，磷酰基从磷酰化酶分子上脱去，酶复活。（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制有机磷对AchE的抑制机制24（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制有机磷酸酯杀虫剂的结构（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制有机磷酸酯杀虫剂的结构25（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制n 对AchE的抑制实质就是生成磷酰化酶，因此，K2、k3是决定抑制速率的2个速率常数。K2小，说明磷酰化反应慢，昆虫中毒症状表现就慢；k3大，说明生成的磷酰化酶不稳定，很快就水解，酶复活，抑制作用解除。因此，要有强大的抑制作用，就要K2足够大，k3足够小，要求（1）分子中有吸电子基团，才能造成磷原子的局部正电荷，磷原子的正电荷越大，磷酰化反应就越迅速；（2）生成的磷酰化酶比较稳定，被抑制的AchE不易恢复；（3）在到达作用靶标前，杀虫剂本身足够稳定，不易水解。（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制 对AchE的抑制实质就26（一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制 磷酰化反应的实质就是有机磷酸酯与ACHE中的亲核基OH-之间的亲电反应。如果能加强P原子上的局部正电荷（亲电性），就可以提高杀虫剂对ACHE的抑制能力。X取代基一般要求是吸电子基团。（RO)是较弱的供电基团，虽然（RO)的供电性会削弱磷原子的正电性，对磷酰化不利，但可提高磷酰化酶的稳定性。氧的吸电性大于硫的吸电性，所以磷酸酯比硫代磷酸酯对酶的抑制力强 （一）有机磷酸酯杀虫剂的作用机制 磷酰化反应的实27（二）氨基甲酸酯杀虫剂n与有机磷一样，作用靶标都是AchE。抑制反应也分三步。第一步形成复合物；第二步氨基甲酰化反应；第三步水解反应（二）氨基甲酸酯杀虫剂与有机磷一样，作用靶标都是AchE28（二）氨基甲酸酯杀虫剂n 但氨基甲酸酯和有机磷在对AchE的抑制机制方面有明显的不同。有机磷主要是因为磷酰化酶的生成而使酶失去活性，而氨基甲酸酯使昆虫中毒的主要原因是氨基甲酸酯分子与AchE形成稳定的络合物。氨基甲酰化酶因不稳定，仅是次要原因。（二）氨基甲酸酯杀虫剂 但氨基甲酸酯和有机磷在对Ac29（二）氨基甲酸酯杀虫剂n一方面由于氨基甲酸酯和酶形成的复合体比有机磷酸酯和酶形成的复合体稳定得多，因此氨基甲酰化就不如磷酰化反应迅速；另一方面，氨基甲酰化和磷酰化都是亲核反应，磷和碳上的正电性越大反应越迅速。在氨基甲酸酯中，由于酸性基团和甲胺基都是供电基团，碳的正电性比磷的要低得多，所以氨基甲酰化就比磷酰化反应慢。（二）氨基甲酸酯杀虫剂一方面由于氨基甲酸酯和酶形成的复合体比30（二）氨基甲酸酯杀虫剂n 在酶的恢复，即氨基甲酰化酶和磷酰化酶的水解反应中，由于磷酰化酶的磷氧键的极性比氨基甲酰化酶的碳氧键的极性低，因此，氨基甲酰化酶的水解更容易、更迅速（K3更大）。水解速度：乙酰化酶（毫秒）氨基甲酰化酶（小时）磷酰化酶（天、月）（二）氨基甲酸酯杀虫剂 在酶的恢复，即氨基甲酰化酶和31（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理n1、酶的复活 被抑制的AchE主要靠水解作用使酶恢复活性。如果不用致活试剂，磷酰化酶恢复很慢，氨基甲酰化酶恢复活性比较快。在高等动物中被抑制的AchE可以用化学药物使酶迅速恢复，有些药物已经作为高等动物有机磷中毒的治疗药物，这些药物都是亲核试剂，它们的作用都是攻击磷酰化酶中磷原子而取代它们（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理1、酶的复活32（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理n2、酶的老化 老化只发生在磷酰化酶中，氨基甲酰化酶未发现老化现象。老化是指磷酰化酶在恢复过程中转变为另一种结构，以至于亲核试剂类药物不能使酶恢复活性。产生老化的原因是磷酰化酶发生了脱烷基反应，变成一个带阴离子的一烷基磷酰化酶。由于带负电荷，对亲核试剂不敏感，AchE不能复活。（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理2、酶的老化33（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理n3、中毒和治疗 有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂对动物神经系统的乙酰胆碱酯酶产生抑制作用，如果酶的活性常时间不能恢复，就会引起动物死亡。死亡的原因往往是呼吸困难产生窒息作用。高等动物中毒治疗的方法有两种，一是使用药物抵抗过量的乙酰胆碱的作用，常用的药物是阿托品。二是及早地恢复酶的活性。对有机磷杀虫剂中毒可以用2-PAM类药物（吡啶-2-甲醛肟）。（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理3、中毒和治疗34（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理n（1）阿托品的解毒机制 阿托品在结构上与乙酰胆碱具有相似性，进入突触部位后，可与乙酰胆碱在受体的结合部位上产生竞争，如果阿托品与受体结合形成复合体时，乙酰胆碱就不能再与受体结合。而阿托品与受体结合，不能激发受体的离子通道开放，所以不会引起神经后膜产生兴奋。因此，阿托品的作用是阻止乙酰胆碱分子对突触后膜的激发产生神经兴奋，同时使受体的离子通道处于关闭状态。阿托品对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂中毒都有治疗作用。（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理（1）阿托品的解毒机制35（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理n（2）2-PAM类药物的解毒机制 这类药物是乙酰胆碱的复活剂，常用的有解磷定和氯磷定。作用主要是取代磷酰化酶的磷酰基，使酶复活。这两种复活剂对有机磷中毒都有效，但对氨基甲酸酯中毒无效。因为氨基甲酸酯中毒主要是依赖第一步反应（形成复合物）。（三）胆碱酯酶抑制剂的解毒机理（2）2-PAM类药物的解毒机36（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制 这一类杀虫剂在昆虫中毒症状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，杀虫作用比较缓慢。这类杀虫剂进入虫体后，在酶的作用下代谢成沙蚕毒素才起毒杀作用。主要是作用于胆碱能突触，影响昆虫中枢神经系统的突触传导，使昆虫死亡。（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制 这一类杀虫剂在37（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制 沙蚕毒素主要是作用于乙酰胆碱受体，在突触后膜，沙蚕毒素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。但沙蚕毒素本身是乙酰胆碱的拮抗剂，它占领了受体后并不引起后膜离子通透性的改变，不产生动作电位。沙蚕毒素还可以抑制突触前膜的乙酰胆碱释放。作用于前膜，阻止Ca+通透性，从而影响小泡中乙酰胆碱的释放，其结果也是抑制突触的传导作用。（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制 沙蚕毒素主38（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制n 中毒与解毒中毒与解毒 沙蚕毒素类杀虫剂虽然属低毒农药，但其中的杀虫双的产量很大，常出现由于误服、服毒等原因造成的急性中毒。杀虫双进人人体后转化为沙蚕毒素，可与神经肌肉接头处突触后膜上受体结合，从而使乙酰胆碱与受体的结合被阻断，使神经肌肉冲动传导阻滞，最终导致呼吸肌麻痹。二巯基丙磺酸钠是沙蚕毒素的解毒剂。该药剂可与沙蚕毒素反应生成无活性的二硫化合物。（四）沙蚕毒素类杀虫剂的作用机制 39（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 这类药剂的作用机制比较复杂，还有许多问题不清楚。昆虫在不同剂量下分别产生忌避、击倒、拒食和毒杀作用，1、这类药剂主要作用于神经的轴突膜，引起膜的Na+离子通道的改变，从而产生一连串的动作电位，影响神经冲动的轴突传导；2、对突触连续刺激，导致乙酰胆碱以及其他神经递质的大量释放。因此，也影响神经冲动的突触的传导。3、中毒昆虫表现为高度兴奋及不协调运动。（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 这类药剂的作用机制40（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制n 关于拟除虫菊酯类杀虫剂改变神经轴突膜的离子通透性的机理，目前有两种学说。n1、受体学说：认为轴突膜上有拟虫菊酯的受体，这个受体与拟虫菊酯分子结合，可改变膜的立体结构，从而改变了膜对Na的通透性。受体有立体特异性，它与不同立体构型分子的亲和性不一样。这学说很好地解释了在拟虫菊酯类杀虫剂中，不同异构体的杀虫活性不同的问题。n2、脂溶性学说：不承认受体，而是认为拟虫菊酯具有极大的脂溶性，可溶于轴突膜上的脂肪层中，从而产生改变膜对离子通透性的作用。该学说可解释为什么拟虫菊酯具有负温度系数的现象。脂肪在低温时凝固，离子通透性受杀虫剂的影响大，高温时，脂肪溶解覆盖了部分离子通道，杀虫剂对离子通透性的影响较小。因此，杀虫剂在低温时，对昆虫表现出更高的毒杀作用。（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 关于拟除虫菊酯类41（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制n 昆虫在拟除虫菊酯多方面的作用下，由兴奋击倒痉挛麻痹死亡。兴奋击倒阶段可以认为是对周围神经系统作用的结果。麻痹阶段是中枢神经系统及周围神经系统都受到严重影响和破坏，肌肉收缩也产生了阻断。死亡阶段是中枢神经系统受到严重损伤，导致发生了许多组织病变和生理生化变化，如神经组织、肌肉组织、马氏管等组织病变、失水现象、神经毒素的产生，阻断神经传导等。（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 昆虫在拟除虫菊酯多42（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 中毒解救n 拟除虫菊酯没有特效解毒药。在使用过程中，如有药剂溅到皮肤上，应先用滑石粉吸干，再用肥皂和水清洗。如药液溅到眼中，应立即用清水冲洗。如误服中毒，在人清醒时，先口服或从胃管内灌入活性碳，再对症治疗。如抽搐，立即肌注苯巴比妥（解痉）。n 如是与有机磷农药混用中毒，应先解决有机磷中毒问题。但如果是单独中毒，不能使用阿托品，以免病情加重。（五）拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制 43（六）新烟碱类杀虫剂的作用机制n 新烟碱类包括吡虫啉、啶虫脒、噻虫啉、噻虫嗪等新型杀虫剂。新烟碱类杀虫剂是昆虫乙酰胆碱受体（AchR）的激动剂，与乙酰胆碱一样，都是作用于AchR，产生突触后膜电位，但由于没有分解酶的代谢，AchR不断地受到杀虫剂的刺激，从而干扰了昆虫正常的神经传导。（六）新烟碱类杀虫剂的作用机制 新烟碱类包括吡虫啉、44（七）阿维菌素类和氟虫腈的作用机制 阿维菌素类的代表品种有阿维菌素和甲氨基阿维菌素。氟虫腈（锐劲特，德国拜耳）。作用于昆虫神经肌肉连接处的-氨基丁酸受体（GABA受体），是突触后膜上的氯离子通道的激活剂，造成氯离子内流，使突触后膜产生超极化，从而影响正常的神经传导。因此，中毒的昆虫不表现过度的兴奋，而是以麻痹为主要症状。这两类杀虫剂也作用于谷氨酸盐门控的氯离子通道，可导致昆虫肌肉麻痹。（七）阿维菌素类和氟虫腈的作用机制 阿维菌素类的45（八）茚虫威的作用机制 茚虫威是一种前体杀虫剂，在昆虫体内需要通过酯酶或酰胺酶的N-脱羧甲基化作用而活化。它的靶标是神经膜上的钠离子通道，但与拟除虫菊酯类不同，茚虫威涉及的是一种新的作用机制，它在离子通道内产生一种局部的类似麻醉作用，抑制了钠离子进入神经膜内，导致兴奋性传导阻断。所以，昆虫中毒后，很快就活动迟缓，停止取食。（八）茚虫威的作用机制 茚虫威是一种前体杀虫剂，在昆虫46三、昆虫生长调节剂的作用机制n 昆虫生长调节剂（insect growth regulators，IGR）是一类影响昆虫正常生长和发育的化合物。按昆虫中毒症状，可将IGR分为三类：几丁质合成抑制剂、蜕皮激素类似物和保幼激素类似物。（一）几丁质合成抑制剂的作用机制1、主要类型：苯甲酰脲类（灭幼脲、氟虫脲、定虫隆等）；噻螓酮和灭蝇胺。2、主要症状：中毒昆虫首先表现为活动减少，取食量降低，到蜕皮或变态时才表现出明显的中毒症状：旧表皮不能脱掉而死亡；形成的新表皮很薄，易裂开，体液外流；老熟幼虫不能化蛹，或形成半幼虫半蛹，或半蛹半成虫畸形而死亡。也可导致不育，卵受影响后胚胎虽可发展到后期，但因缺乏几丁质而不能孵化。三、昆虫生长调节剂的作用机制 昆虫生长调节剂（insect47（一）几丁质合成抑制剂的作用机制3、作用机制 对于其作用机制目前还处于假说阶段。但有一点是肯定的，苯甲酰脲类杀虫剂抑制昆虫几丁质的合成，影响昆虫表皮的形成，从而干扰了昆虫的蜕皮和变态。有关几丁质合成被抑制机理的假说：1）抑制了几丁质合成酶。但在离体条件下，对几丁质合成酶活性没有影响。2）影响N-乙酰氨基葡萄糖聚合反应，不能生成几丁质。在中毒昆虫体内发现有有大量的N-乙酰氨基葡萄糖积累。（一）几丁质合成抑制剂的作用机制3、作用机制48（二）蜕皮激素类似物的作用机制 蜕皮激素是由昆虫的前胸腺分泌的一类内激素，它与其它激素一起协同作用，共同控制昆虫的生长和变态。多年来人们一直试图利用蜕皮激素来防治害虫，并发现了数以百计的植物性蜕皮激素，但天然的蜕皮激素是一类甾醇化合物，具有很多极性基团，易受很多酶系的作用而钝化，因此，天然的蜕皮激素难于作为杀虫剂使用，而主要是用作蚕的增丝剂。一直到1988年，美国罗门哈斯公司开发出第一个非甾醇类结构的双酰肼类蜕皮激素类似物抑食肼，才使蜕皮激素类似物的广泛应用成为可能。（二）蜕皮激素类似物的作用机制 蜕皮激素是由昆虫49（二）蜕皮激素类似物的作用机制n1、昆虫蜕皮激素的调控作用（1）昆虫的蜕皮激素主要是20-羟基蜕皮酮（20E)（2）20E滴度的变化对昆虫蜕皮变态具有重要的作用 （3）20E与受体蛋白结合，激活特定的基因，编译出特异的蛋白酶，从而催化特定的代谢过程 （二）蜕皮激素类似物的作用机制1、昆虫蜕皮激素的调控作用50昆虫生长调节剂的作用机制 2、双酰肼类杀虫剂的中毒症状 1）引起拒食 2）诱导不成熟蜕皮 3）引起不正常的几丁质沉积 4）表皮结构不完整，鞣化和黑化也不完全。这些症状与过量的20-羟基蜕皮酮引起的蜕皮现象是一致的昆虫生长调节剂的作用机制 2、双酰肼类杀虫剂的中毒症状51（二）蜕皮激素类似物的作用机制 3、双酰肼类杀虫剂的作用机制 1）双酰肼类杀虫剂是通过模拟20-羟基蜕皮酮而发挥杀虫活性的。2）双酰肼类化合物能竞争性地与受体蛋白结合，导致与编码蜕皮过程有关蛋白的基因的不正常表达，从而影响昆虫正常的生长发育，导致昆虫中毒死亡。蜕皮的完成是由蜕皮激素、保幼激素和羽化激素等激素协调作用的结果,由于双酰肼类化合物只是模拟蜕皮激素作用,使提前的蜕皮开始后却不能完成。这种中止可能是由于血淋巴的双酰肼类化合物抑制了羽化激素释放所致。（二）蜕皮激素类似物的作用机制 3、双酰肼类杀虫剂的作用52（二）蜕皮激素类似物的作用机制 4、苯甲酰脲类和双酰肼类杀虫剂的区别 苯甲酰脲类和双酰肼类杀虫剂都是影响昆虫的蜕皮行为，但作用机理有本质的区别。从症状上比较，苯甲酰脲类杀虫剂的作用发生在自然蜕皮过程，是造成正常蜕皮时间的不正常蜕皮；而双酰肼类杀虫剂则诱导提前蜕皮，且蜕皮过程无法完成，作用发生在自然蜕皮时间前。两类药剂都造成受害幼虫表皮结构变化及蛋白质、几丁质含量受影响。苯甲酰脲类的作用机理是抑制几丁质合成，而双酰肼类是模拟蜕皮激素导致不正常蜕皮。（二）蜕皮激素类似物的作用机制 4、苯甲酰脲类和双酰肼类杀虫53四、微生物杀虫剂的作用机制n 昆虫病原微生物已应用于防治害虫的有细菌、真菌、病毒和微孢子虫。微生物杀虫剂具有传染性，细菌和病毒主要从口腔进入虫体繁殖，病虫粪便及死虫污染食料，传染健康害虫。真菌主要穿过体壁进入虫体繁殖，产生大量分生孢子，传染健康害虫。病原微生物被昆虫取食或附着于昆虫体表，在适当条件下侵入寄主，以寄主组织为营养并在组织内大量繁殖或释放毒素，使靶标组织或器官失去正常的生理功能而导致昆虫死亡。四、微生物杀虫剂的作用机制 昆虫病原微生物已应用于54（一）苏云金杆菌（BT）的作用机制-内毒素：苏云金杆菌在生长后期，除产生一个芽孢外，还产生一个或多个蛋白质性质的伴孢晶体，这个伴孢晶体就叫-内毒素。完整的晶体不表现出毒性，晶体只有在敏感昆虫中肠的碱性肠液和蛋白酶作用下，水解成不同分子量的蛋白质和多肽，才对昆虫有毒杀作用。毒蛋白作用于中肠的上皮细胞，引起肠壁细胞的病变，使昆虫中肠丧失渗透压调节功能，离子和其他分子可任意穿过肠壁，改变了原来中性的血淋巴和碱性的肠液。血淋巴的pH升高引起寄主的全身麻痹停止取食，肠道pH降低使苏云金杆菌的芽孢得以萌发，并和其他肠道微生物穿过肠壁流入血腔，而大量繁殖引起败血症。（一）苏云金杆菌（BT）的作用机制-内毒素：苏云金杆菌在55（二）病原真菌的杀虫机制 目前，应用于害虫防治的病原真菌有绿僵菌和白僵菌。病原真菌由表皮侵入虫体在体内寄生，导致寄主昆虫死亡。这个过程可分为附着、穿入和血腔繁殖三个阶段。1、附着阶段：真菌感染昆虫的主要途径是表皮。感染单位有分生孢子、子囊孢子和游动孢子。2、穿入阶段：在合适的温湿度条件下，附着在表皮上的孢子逐渐膨胀萌发，长出芽管，芽管直接穿入寄主表皮或在末端膨大，形成附着胞。同时芽管或附着胞分泌蛋白酶，分解寄主表皮的主要成分蛋白质、脂质和几丁质，然后进入寄主的血腔。3、血腔繁殖阶段：在血腔中的芽管伸长为菌丝，并利用体液作为营养液进行生长繁殖，直至充满整个血腔，使寄主死亡。（二）病原真菌的杀虫机制 目前，应用于害虫防治的病原真56（三）昆虫病毒的杀虫机制 昆虫病毒经口侵入虫体后，在昆虫中肠被溶解并释放出大量的病毒粒子，病毒粒子进入中肠细胞核内大量复制子代病毒，新生病毒穿过中肠进入血腔，侵染脂肪、气管皮膜、血球等敏感组织，使昆虫致病，直至死亡。昆虫病毒主要为包涵体病毒，包括核多角体病毒（NPV）、颗粒体病毒（GV）和质多角体病毒（CPV）（三）昆虫病毒的杀虫机制 昆虫病毒经口侵入虫体后，57 思考题n1、研究杀虫剂的作用机理有何意义？n2、请列举出几种杀虫剂的作用靶标。n3、阐述有机磷类杀虫剂和苯甲酰脲类杀虫剂的作用机理。为什么前者对高等动物的毒性比后者大？思考题58