丙酮酸脱氢酶课件

丙丙酮酸脱酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶一、杀菌剂的作用方式 1一、杀菌剂的作用方式一、杀菌剂的作用方式 杀菌剂的作用方式侧重于从宏观层面讨论杀菌剂防治病害的原理。包括是直接作用于病原菌还是寄主的免疫系统？是作用于病原菌的生物氧化还是生物合成？一、杀菌剂的作用方式 杀菌剂的作用方式侧重于从宏观层2保护/治疗/铲除作用/抗产孢作用 游动孢子游动孢子侵入寄主侵入寄主菌丝生长菌丝生长孢子形成孢子形成病害症状可见病害症状可见保护作用保护作用治治 疗疗 作作 用用铲除作用铲除作用抗产孢作用抗产孢作用保护/治疗/铲除作用/抗产孢作用 游动孢子侵入寄主菌丝生长孢3 杀菌剂与病原接触后直接将病原物杀杀菌剂与病原接触后直接将病原物杀 死。杀死。杀菌作用有两种特殊的形式即菌作用有两种特殊的形式即铲除作用和抗产孢作用铲除作用和抗产孢作用。铲除作用是指完全抑制或杀死病菌，阻止已经出现的铲除作用是指完全抑制或杀死病菌，阻止已经出现的病害症状的进一步扩展，防止病害加重和蔓延。病害症状的进一步扩展，防止病害加重和蔓延。如如代森类、石硫合剂、醚菌酯等可直接杀死植物表面的代森类、石硫合剂、醚菌酯等可直接杀死植物表面的病菌。病菌。杀菌作用杀菌作用 杀菌剂与病原接触后直接将病原物杀 死。杀菌4 抗产孢作用：杀菌剂抑制病菌的繁殖，阻止发病部位形成抗产孢作用：杀菌剂抑制病菌的繁殖，阻止发病部位形成新的繁殖体，控制病害流行危害。如甲氧基丙烯酸酯类、新的繁殖体，控制病害流行危害。如甲氧基丙烯酸酯类、三三唑类抑制白粉菌分生孢子的形成；嘧菌酯强烈抑制卵菌唑类抑制白粉菌分生孢子的形成；嘧菌酯强烈抑制卵菌孢子囊的形成孢子囊的形成;三环唑强烈抑制稻瘟病分生孢子的形成。三环唑强烈抑制稻瘟病分生孢子的形成。一般来说一般来说铲除作用和抗产孢作用铲除作用和抗产孢作用相相联系的。联系的。抗产孢作用：杀菌剂抑制病菌的繁殖，阻止发病部位形成新的5 抑菌作用抑菌作用杀菌剂作用于病原后使菌体处于被抑制的状态。具有抑菌作的杀菌剂作用于病原后使菌体处于被抑制的状态。具有抑菌作的杀菌剂一般是作用于病原菌的生物合成。杀菌剂一般是作用于病原菌的生物合成。抑菌作用的意义：抑菌作用的意义：1.1.病原菌在受抑制过程中作物可以避开易受侵害的敏感期；病原菌在受抑制过程中作物可以避开易受侵害的敏感期；2.2.病原菌在受到抑制过程中可能失去侵染植物的能力；病原菌在受到抑制过程中可能失去侵染植物的能力；抑菌作用杀菌剂作用于病原后使菌体处于被抑制的状态。具有6 抗致病作用抗致病作用 通过影响病原菌的侵染能力或提高寄主的通过影响病原菌的侵染能力或提高寄主的抗病能力而削弱病原菌的致病性。抗病能力而削弱病原菌的致病性。1.抗穿透作用；抗穿透作用；2.中和病原菌毒素；中和病原菌毒素；3.阻止病原菌分泌胞外酶；阻止病原菌分泌胞外酶；4.激发植物的抗病性激发植物的抗病性 抗致病作用 通过影响病原菌的侵染能力或提高寄主的抗病能7抗病性物质诱导机理抗病性物质诱导机理改变诱导物与植物接受位点的结构而促进识别；改变诱导物与植物接受位点的结构而促进识别；阻止抑制物质与接受点或诱导物质结合；阻止抑制物质与接受点或诱导物质结合；防止病菌产生抑制物质（抑制植物抗病性表达）防止病菌产生抑制物质（抑制植物抗病性表达）协助激发抗病性物质产生。协助激发抗病性物质产生。抗病性物质诱导机理改变诱导物与植物接受位点的结构而促进识别8细胞壁细胞膜的合成细胞内生物合成生物氧化生物氧化间接作用间接作用二、杀菌剂的作用机理二、杀菌剂的作用机理细胞壁细胞膜的合成细胞内生物合成生物氧化间接作用二、杀菌剂的91.对菌体细胞壁和细胞膜的影响对菌体细胞壁和细胞膜的影响生物氧化的影响1.11.1对细胞壁的影响对细胞壁的影响 真菌和细菌的细胞壁由两类物质组成真菌和细菌的细胞壁由两类物质组成即微纤维和无定型物质，前者包埋在后即微纤维和无定型物质，前者包埋在后者者中中。真真菌菌的的微微纤纤维维是是几几丁丁质质和和纤纤维维素素，细细菌菌则则是是多多糖糖。杀杀菌菌剂剂主主要要通通过过影影响响几几丁丁质质合合成成酶酶或或转转肽肽酶酶的的活活性性及及细细胞胞膜膜的的功能而影响细胞壁的形成。功能而影响细胞壁的形成。1.对菌体细胞壁和细胞膜的影响生物氧化的影响1.1对细胞壁的10杀菌剂对真菌细胞壁的影响杀菌剂对真菌细胞壁的影响杀菌剂对真菌细胞壁的影响11杀菌剂对细菌细胞璧的影响杀菌剂对细菌细胞璧的影响细菌细胞壁主要成分是肽聚糖细菌细胞壁主要成分是肽聚糖,称粘肽。肽聚糖称粘肽。肽聚糖是由是由N-乙酰葡萄糖胺和乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸两种氨基乙酰胞壁酸两种氨基糖经糖经-1.4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在在N-乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链，肽链之乙酰胞壁酸分子上连接四肽侧链，肽链之间再由肽桥或肽链联系起来组成一个机械性很间再由肽桥或肽链联系起来组成一个机械性很强的网状结构。各种细菌细胞壁的肽聚糖支架强的网状结构。各种细菌细胞壁的肽聚糖支架均相同，但四肽侧链的组成及其连接方式随菌均相同，但四肽侧链的组成及其连接方式随菌种而异。种而异。杀菌剂对细菌细胞璧的影响细菌细胞壁主要成分是肽聚糖,称粘肽。12肽聚糖的化学结构肽聚糖的化学结构肽聚糖的化学结构13革兰阳性菌细胞壁的化学组成革兰阳性菌细胞壁的化学组成肽聚糖（肽聚糖（15-50层层）细胞膜（双层脂质细胞膜（双层脂质 蛋白嵌镶）蛋白嵌镶）脂质脂质蛋白质蛋白质-1,4-1,4糖苷键糖苷键N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸四肽链四肽链五肽桥五肽桥革兰阳性菌细胞壁的化学组成肽聚糖（15-50层）细胞膜（双层14革兰阳性菌细胞壁的肽聚糖结构革兰阳性菌细胞壁的肽聚糖结构15丙酮酸脱氢酶课件16革兰阳性菌细胞壁结构膜磷壁酸膜磷壁酸革兰阳性菌细胞壁结构膜磷壁酸17革兰阴性菌细胞壁结构革兰阴性菌细胞壁结构18青霉素的作用机理青霉素的作用机理 青霉素结构中的主核青霉素结构中的主核6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸（6-APM）与粘肽末端的）与粘肽末端的D丙氨酰相似，丙氨酰相似，前者竞争性地与转肽酶结合，从而抑制了前者竞争性地与转肽酶结合，从而抑制了转肽酶与多糖链的结合，进而破坏细胞壁转肽酶与多糖链的结合，进而破坏细胞壁的形成。的形成。青霉噻唑酰基青霉噻唑酰基酶复合物酶复合物 青霉素的作用机理 青霉素结构中的主核6-氨19革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁比较革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁比较革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁比较20青霉素作用点青霉素作用点溶菌酶作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸211.2 1.2 杀菌剂对真菌细胞膜的破坏杀菌剂对真菌细胞膜的破坏 细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、细胞膜也称生物膜或质膜。是由类脂、蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜蛋白质和糖类组成。质膜中的类脂也称膜脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功脂，是质膜的基本骨架，膜蛋白质是膜功能的主要体现者。能的主要体现者。1.2 杀菌剂对真菌细胞膜的破坏 细胞22 杀菌剂对真菌细胞膜的破坏杀菌剂对真菌细胞膜的破坏 有机硫杀菌剂与膜上亚单位联接的疏水键或金属有机硫杀菌剂与膜上亚单位联接的疏水键或金属桥结合；重金属元素直接作用与膜上桥结合；重金属元素直接作用与膜上ATP水解酶水解酶改变膜的透性改变膜的透性;对细胞膜组分甾醇的破坏，如吗啉类、嘧啶类、对细胞膜组分甾醇的破坏，如吗啉类、嘧啶类、三氮唑类等。三氮唑类等。对脂肪酸生物合成的影响，如稻瘟灵对脂肪酸生物合成的影响，如稻瘟灵,抑制乙酰辅抑制乙酰辅霉霉A羧化酶。羧化酶。杀菌剂对真菌细胞膜的破坏 有机硫杀菌剂与膜上亚单位联接23 麦角甾醇是膜上重要的脂质，主要存在麦角甾醇是膜上重要的脂质，主要存在于植物和真菌的质膜上，是真菌细胞膜的于植物和真菌的质膜上，是真菌细胞膜的重要组成成分，它在确保膜结构的完整性、重要组成成分，它在确保膜结构的完整性、膜上结合酶的活性、膜的流动性、细胞活膜上结合酶的活性、膜的流动性、细胞活力及物质运输等方面起着重要作用。力及物质运输等方面起着重要作用。实践实践证明甾醇是一个重要的作用靶标。证明甾醇是一个重要的作用靶标。对膜上甾醇合成的影响对膜上甾醇合成的影响 麦角甾醇是膜上重要的脂质，主要存在于植物24 目前甾醇抑制剂的品种居杀菌剂之首。目前甾醇抑制剂的品种居杀菌剂之首。其中以三唑酮类活性最强。作用机理是抑其中以三唑酮类活性最强。作用机理是抑制麦角甾醇合成过程中由制麦角甾醇合成过程中由MFO催化进行的催化进行的C-14的脱甲基反应而使的脱甲基反应而使14甲基甾醇积甲基甾醇积累。菌体中毒后菌丝不能伸长、分枝异常、累。菌体中毒后菌丝不能伸长、分枝异常、膜结合酶受到影响，从而影响细胞壁的合膜结合酶受到影响，从而影响细胞壁的合成。成。对膜上甾醇合成的影响对膜上甾醇合成的影响 目前甾醇抑制剂的品种居杀菌剂之首。其中以25麦角甾醇合成阻止14脱甲基或8 7双键异构化 羊毛甾醇羊毛甾醇 麦角甾醇麦角甾醇麦角甾醇合成阻止14脱甲基或8 7双键异构化 羊毛甾262.对核酸和蛋白质合成的影响对菌体核酸合成和功能的影响对菌体核酸合成和功能的影响:（1 1）苯莱特、多菌灵等苯并咪唑类杀菌剂形成）苯莱特、多菌灵等苯并咪唑类杀菌剂形成 “掺假掺假”的核酸；的核酸；（2 2）许多抗生素如放线菌素）许多抗生素如放线菌素D D等抑制等抑制RNARNA聚合酶聚合酶的活性；的活性；蛋白质合成和功能的影响蛋白质合成和功能的影响:如春雷霉素与核糖体如春雷霉素与核糖体40S40S或或30S30S的小亚基结合；的小亚基结合；2.对核酸和蛋白质合成的影响对菌体核酸合成和功能的影响:27 脱氢脱氢氧化磷酸化氧化磷酸化三羧酸循环三羧酸循环 3.杀菌剂对菌体生物氧化的影响杀菌剂对菌体生物氧化的影响 脱氢氧化磷酸化三羧酸循环 3.杀菌剂对菌体生物氧化的28丙酮酸氧化脱羧形成乙酰丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA抑制丙酮酸脱氢抑制丙酮酸脱氢丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoA抑制丙酮酸脱氢29E E1 1 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase PDH)(pyruvate dehydrogenase PDH)。催催化化丙丙酮酮酸酸的的脱脱羧羧及及脱脱氢氢，形形成成二二碳碳单单位位乙乙酰酰基基。具具有有辅辅基基TPPTPP。E E2 2 二二 氢氢 硫硫 辛辛 酸酸 转转 乙乙 酰酰 基基 酶酶(dihydrolipoyl(dihydrolipoyl transacetylase transacetylase TA)TA)。催催化化二二碳碳单单位位乙乙酰酰基基的的转转移移。具具有有辅辅基基硫辛酸。硫辛酸。E E3 3 二二氢氢硫硫辛辛酸酸脱脱氢氢酶酶(dihydrolipoyl(dihydrolipoyl dehydrogenase dehydrogenase DLD)DLD)。催化还原型硫辛酸催化还原型硫辛酸氧化型。具有辅基氧化型。具有辅基FADFAD。催化此过程的是丙酮酸脱氢酶复合体，它由催化此过程的是丙酮酸脱氢酶复合体，它由催化此过程的是丙酮酸脱氢酶复合体，它由催化此过程的是丙酮酸脱氢酶复合体，它由3 3 3 3种酶有机地种酶有机地种酶有机地种酶有机地组合在一起：组合在一起：组合在一起：组合在一起：E1 丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrog30整个过程涉及到的整个过程涉及到的6 6个辅个辅因子：因子：TPP(TPP(焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素)、SSL(SSL(硫辛酸硫辛酸)、FADFAD、NAD+NAD+、CoACoA、Mg2+Mg2+等。丙等。丙酮酸脱氢酶复合体呈圆球酮酸脱氢酶复合体呈圆球形，每个复合体含有：形，每个复合体含有：6 6个个PDHPDH、2424个个TATA、6 6个个DLDDLD其中其中TATA为复合物的核心，为复合物的核心，它的一条硫辛酸臂可以旋它的一条硫辛酸臂可以旋转。转。整个过程涉及到的6个辅因子：TPP(焦磷酸硫胺素)、SSL(31丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸乙酰转移酶硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA E E1 1E E3 3E E2 2E E2 2丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶乙酰二氢硫辛酸硫辛酸乙酰32 丙酮酸脱氢（氧化）酶系辅酶中的二氢硫辛酸含丙酮酸脱氢（氧化）酶系辅酶中的二氢硫辛酸含有两个相邻的巯基有两个相邻的巯基,可被重金属（砷）抑制。可被重金属（砷）抑制。硫辛酰赖硫辛酰赖氨酰臂氨酰臂砷化物共价结砷化物共价结合合-毒害作用毒害作用硫辛酰胺辅基硫辛酰胺辅基 丙酮酸脱氢（氧化）酶系辅酶中的二氢硫辛酸含有两个相邻的巯33抑制乙酰辅酶抑制乙酰辅酶A形成形成3.5-ADP3355巯基乙胺巯基乙胺酰胺键磷酸酯键泛酸泛酸抑制乙酰辅酶A形成3.5-ADP35巯基乙胺酰胺键34克菌丹的作用位点是克菌丹的作用位点是TTP.克菌丹存在时克菌丹存在时TPP+结构受到破坏，失结构受到破坏，失去转乙酰基的作用。去转乙酰基的作用。克菌丹的作用位点是TTP.克菌丹存在时TPP+结构受到破坏，35电电子子传传递递 抑抑制制剂剂NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸琥珀酸复合物复合物 II复合物复合物 IV复合物复合物 I复合物复合物 III鱼藤酮鱼藤酮安密妥安密妥抗霉素抗霉素A甲氧基丙甲氧基丙烯酸酯类烯酸酯类氰化物氰化物CO羧酰替苯胺类羧酰替苯胺类电子传递 抑制剂NADHFMNCoQFe-SCyt c136对三羧酸循环的影响对三羧酸循环的影响代森类代森类克菌丹克菌丹硫磺硫磺含铜杀菌剂含铜杀菌剂福美双克菌丹福美双克菌丹福美双克菌丹福美双克菌丹对三羧酸循环的影响代森类克菌丹硫磺含铜杀菌剂福美双克菌丹福美37对氧化磷酸化的影响对氧化磷酸化的影响 氧化磷酸化是指在氧化磷酸化是指在生物氧化中伴随着生物氧化中伴随着ATPATP生生成的作用。有代谢物连成的作用。有代谢物连接的磷酸化和呼吸链连接的磷酸化和呼吸链连接的磷酸化两种类型接的磷酸化两种类型 。对氧化磷酸化的影响 氧化磷酸化是指在生物氧化中38化学渗透假说（化学渗透假说（P.Mitchell，1961）：）：a.a.线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵b.b.电电子子由由高高能能状状态态传传递递到到低低能能状状态态时时释释放放出出来来的的能能量量，用用于于驱驱动动膜膜内内侧侧的的H H+迁迁移移到到膜膜外外侧侧（内内膜膜对对H H+是是不不通通透透的的），在在膜膜内内外外侧产生了跨膜质子梯度侧产生了跨膜质子梯度 和电位梯度和电位梯度c.c.在在膜膜内内外外势势能能差差的的驱驱动动下下，膜膜外外高高能能质质子子沿沿着着一一个个特特殊殊通通道道（ATPATP合合酶酶组组成成部部分分），跨跨膜膜回回到到膜膜内内侧侧。质质子子跨跨膜膜过过程程中中释释放放的的能量，直接驱动能量，直接驱动ADPADP和磷酸合成和磷酸合成ATPATP化学渗透假说（P.Mitchell，1961）：39丙酮酸脱氢酶课件40氧化磷酸化解耦联剂氧化磷酸化解耦联剂 解耦联剂通常为脂溶性小分子物质且一解耦联剂通常为脂溶性小分子物质且一般含有酸性基团般含有酸性基团,其作用机理是通过与其作用机理是通过与H H+的的结合降低细胞膜对结合降低细胞膜对H H+的阻力的阻力,携带携带H H+跨过细跨过细胞膜胞膜,使膜两侧质子浓度梯度降低。降低后使膜两侧质子浓度梯度降低。降低后的质子浓度梯度不足以驱动的质子浓度梯度不足以驱动ATPATP合成酶合成合成酶合成ATP,ATP,从而减少了氧化磷酸化作用所合成的从而减少了氧化磷酸化作用所合成的能量。能量。氧化磷酸化解耦联剂 解耦联剂通常为脂溶性小分子物质且412,4-二硝基苯酚的解偶联作用 2,4-二硝基苯酚的解偶联作用 42氧化磷酸化酶抑制剂氧化磷酸化酶抑制剂 氧化磷酸化抑制剂氧化磷酸化抑制剂 砷、砷、汞、锡、铜等可直接影响汞、锡、铜等可直接影响ATP酶的活性，导致线粒体酶的活性，导致线粒体内膜外侧内膜外侧H+和内侧的电位差和内侧的电位差积累而中断电子的传导。积累而中断电子的传导。氧化磷酸化酶抑制剂 氧化磷酸化抑制剂 砷、汞、锡、铜43 寡霉素寡霉素(oligomycin)可阻止质子从可阻止质子从F0质子通道回流，抑制质子通道回流，抑制ATP生成生成 寡霉素(oligomycin)寡霉素44一类类似于链霉菌属的放一类类似于链霉菌属的放线菌线菌(Streptomyces(Streptomyces diasta-tochro-mogenes)diasta-tochro-mogenes)所产生的大环内酯抗体络所产生的大环内酯抗体络合物。分寡霉素合物。分寡霉素A A、B B、C C、D D四种四种 。寡霉素。寡霉素A A诱导多种诱导多种细胞类型的凋亡，使细胞细胞类型的凋亡，使细胞更敏感趋向死亡，也是细更敏感趋向死亡，也是细胞死亡模型中导致其从凋胞死亡模型中导致其从凋亡到坏死的的开关。寡霉亡到坏死的的开关。寡霉素具有广泛的生物学特性，素具有广泛的生物学特性，包括抗真菌、抗肿瘤和杀包括抗真菌、抗肿瘤和杀线虫的活性。线虫的活性。一类类似于链霉菌属的放线菌(Streptomyces dia45结 论解偶联剂只是没有解偶联剂只是没有ATPATP的生成，呼吸链的氧化仍可进行，氧的的生成，呼吸链的氧化仍可进行，氧的吸收或消耗仍可增大。吸收或消耗仍可增大。电子传递抑制剂使物质的氧化停止，氧的吸收降低或停止电子传递抑制剂使物质的氧化停止，氧的吸收降低或停止（电子无法传递到末断的氧分子上）。（电子无法传递到末断的氧分子上）。杀菌剂对菌体氧化的影响可分成三个阶段或过程：杀菌剂对菌体氧化的影响可分成三个阶段或过程：（1）抑制脱氢（巯基酶抑制剂）抑制脱氢（巯基酶抑制剂）（2）抑制电子传递（抗霉素）抑制电子传递（抗霉素A）（3）抑制）抑制ATP生成生成结 论解偶联剂只是没有ATP的生成，呼吸链的氧化仍可进464.无杀菌毒性化合物的作用机理无杀菌毒性化合物的作用机理 此类化合物在植物上足以防病的浓度下对此类化合物在植物上足以防病的浓度下对病原菌本身没有或几乎没有毒性。现已明病原菌本身没有或几乎没有毒性。现已明确的机理有如下三个方面：确的机理有如下三个方面：直接阻止病原菌侵入直接阻止病原菌侵入植物的组织或不能在植物的组织或不能在植物的组织中定植；植物的组织中定植；（黑色素抑制剂）（黑色素抑制剂）干扰病菌致病的关键干扰病菌致病的关键因子达到削弱病菌致因子达到削弱病菌致病的能力（真菌毒病的能力（真菌毒素或酶的活性）素或酶的活性）诱发或刺激植物诱发或刺激植物特定的抗性机制特定的抗性机制4.无杀菌毒性化合物的作用机理 此类化合物在植物上足以4748 Mechanisms of Fungicide Action48 Mechanisms of Fungicide Act48谢谢谢谢49