4 第三章-1 杀虫剂作用机理

特点

乙酰胆碱是最好底物。 有过量底物时才产生抑制作用 10-2.5mol/L。

受抑制达到一定程度会引起动物死亡。
b 丁酰胆碱酯酶（假/非专一性胆碱酯酶） 血浆胆碱酯酶 特点：

丁酰胆碱是最好底物 不表现过量底物的抑制作用（低浓度抑制，低于 10-4mol/L）

受抑制时不会引起动物死亡
a水溶性化合物可从水孔进入膜内；亲脂性化合 物简单的扩散通过。
B一些亲水性化合物不能靠扩散进入，可以靠膜
上镶嵌的蛋白质做导体，暂时性结合，转移进 入。 C 多数外来化合物，通过质膜靠被动的扩散作用。 D 质膜内外溶液的pH可影响解离程度和穿透力。
消化道酶：MFO （活化，降解）
实验表明：各种杀虫剂都可穿透昆虫肠壁，穿透
d 氨基甲酸酯类农药中毒治疗：
阿托品
3 DDT的作用机制 a 作用于昆虫神经系统的轴突部位，影响钠离子 通道而使昆虫正常的神经传导受到干扰或破坏。 b钙离子-ATP酶学说？该酶位于神经膜外表。以 ATP分解产生能量调节外部钙离子浓度。DDT抑 制该酶活性，导致钙离子浓度降低。
4 拟除虫菊酯类杀虫剂的作用机制
杀虫剂
保留
表皮
脂肪体
转运
血淋巴
其他器官
中毒代谢
神经系统
消化道
三、杀虫剂对昆虫的作用机制
（一）昆虫神经构造 1 神经元：轴突、树突、端从
2 突触：神经元连接的形式
反射弧
神经活动最基本的过程是反射弧，即感受器受到外界刺激后，
引起感觉神经原的兴奋，将冲动经过联系神经原传导中枢神经
(或不经中枢神经)，再由联系神经原把冲动传导到运动神经原， 运动神经原使相应的反应器官(足、翅等)作出相应的反应活动 (跳跃、飞行、爬行等)。
第三章 杀虫剂和杀螨剂
第一节 杀虫剂毒理学基础 第二节 杀虫剂常见品种介绍 第三节 杀螨剂
第一节 杀虫剂毒理学基础
一、杀虫剂的穿透与在昆虫体内的分布
（一）杀虫剂进入昆虫体内的途径 1 途径：口腔、体壁、气门 2 影响进入的途径
药剂因素 口腔 昆虫感化器 触角 下唇须
下颚须
口器 内壁
药剂性质
体壁进入 表皮性质
冲动 撞击百度文库，小泡中神经递 质释放，扩散至间隙
新的动作电位
乙酰胆碱酯酶
乙酸+胆碱
（三）离子通道-生物细胞膜上都有通道蛋白组
成的跨膜充水小孔。
1.离子通道的类型
电压门控离子通道：因膜电位变化而打开或关闭。
如钠离子、钾离子通道。 配体门（化学门）控通道：因配体与膜受体结合后 打开的通道。如乙酰胆碱受体通道、GABA通道。
速率因药剂种类不同而不同。
穿透速率受油/水分配系数的影响，亲脂性强的
化合物易被肠壁吸收。
由肠组织进入血浆时，需要一定的水溶性才能较
快扩散至血浆中。
3 药剂从血液到达作用部位-神经系统

昆虫的血-脑屏障（胶质细胞和胶质细胞附 近区域）

4 昆虫体内排泄杀虫剂的过程 马氏管 后肠 脂肪体 围心细胞
（三）杀虫剂在昆虫体内的分布
1 药剂在各种酶系作用下代谢成小分子、水溶性轭合物，被 马氏管吸收通过后肠，到达直肠，排除体外。
2 昆虫体内的脂肪体有类似哺乳动物肝的功能，它能贮存脂
肪、蛋白质及碳水化合物等营养物质，也能贮存代谢外来 化合物。 3 昆虫血腔中的围心细胞有肾细胞之称，具有代谢废物和组 织碎片的功能。
蕈毒碱样受体（M型）

分布
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打扰皮质和纹状 体内。
蕈毒碱样受体（M型）
特点：
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。
激动剂：蕈毒碱、毛果芸香碱。
拮抗剂：阿托品、东莨菪碱。
蕈毒酮样受体

特点： 蕈毒酮与该受体有很强的亲和性。
的因素都可使磷酰化反应加速；
亲电反应与X集团的离去是同时进行的。P-X键极
性越强，键就越容易断裂。

对AchE的抑制实质是生成磷酰化酶。
K2 、K3是决定抑制速率的2个常数。要想有强大的毒
力，就要K2足够大，K3足够小。 分子中有吸电子集团造成磷原子的局部正电荷。 生成的磷酰化酶比较稳定，被抑制的AchE难恢复。 进入虫体的有机磷杀虫剂在到达作用部位以前也要足
单向传递；
有突触延搁---所需时间较轴突上长，这个延搁为0.5-2ms;
最易受环境影响，最易疲劳；
需要化学介质（乙酰胆碱、去甲肾上腺素、多巴胺、γ-氨基 丁酸、谷氨酸盐。）
③ 突触的兴奋传递过程
冲动到达前膜时，改变了
膜上离子的通透性，导致 细胞外液的钙离子向内流
乙酰胆碱 受体 乙酰 胆碱
动，与突触前膜撞击。
2.配体门控离子通道
①乙酰胆碱受体（AchR): AchR是在突触部位接
受由前膜释放的神经递质Ach后被激活，引起 后膜离子通透性的改变，造成离子通道（钠离 子）的开放，膜去极化，产生动作电位，使兴
奋继续传导。
AchR的种类：

烟碱样受体（N型） 蕈毒碱样受体（M型）
蕈毒酮样受体
烟碱样受体（N型）
A 表皮结构 水相 一定的水溶性
昆虫体壁结构示意图
皮细胞腺孔 刚 毛
上表 皮 外表 皮 内表 皮
表 皮 层
体 壁
皮细胞 层 底 膜
腺 体
膜原细胞
毛原细胞
1）上表皮具有不透水的蜡层，如用惰性粉或砂磨去表皮蜡 质后可引起水分迅速丧失。
2）昆虫上表皮代表油相，原表皮代表水相。
3）昆虫接触到药剂后，药剂溶解于上表皮的蜡层，再按照 药剂中油/水分配系数进入原表皮（外表皮+内表皮）。
神经冲动
中央神经 系统
静止状态时，钠离子几乎完全不能通过，Ａ－完全
不能通过。钾离子倾向外流，A-也倾向外流被阻挡
在膜内，于是形成以膜为中心的静电场。 产 生 动 作 电 位 极化状态 Ｎａ＋ ＣＬ－ Ｋ＋ ＣＬ－ Ｎａ＋ ＣＬ－ Ｋ＋ Ａ－
Ｋ＋
Ａ－
膜电位（外正内负）５０－1００ｍｖ
受刺激后，刺激 部位Ｎａ＋通道 蛋白质结构改变 Ｎａ＋涌入膜内 产 生 动 作 去极化状态 电 位 Ｎａ＋ ＣＬ－ Ｋ＋ Ａ－
Ｎａ＋
ＣＬ－
Ｋ＋
Ａ－
离子状态：外负内正
Ｎａ＋
产 生 动 作 电 位 恢复 极化状态 Ｎａ＋
ＣＬ－
Ｋ＋
Ａ－
ＣＬ－
Ｋ＋
Ａ－
离子泵
产 生 复极化 超极化 去极化 动 作 电 位
钠离子通透性增加是膜电位上升的主要原因
动 作 电 位 传 导
a

动作电位的传导
++++++++++++++++ - - - - - - - - - - - - - - -


够稳定，不易水解。
d治疗药物(有机磷中毒）

阿托品：抵抗过量乙酰胆碱 解磷定：恢复酶的功能 2-PAM-I
氯磷定：恢复酶的功能
2-PAM-CL
2 氨基甲酸酯杀虫剂作用机理
a 一般认为是由于氨基甲酸酯类杀虫剂抑制了虫体
内乙酰胆碱酯酶。对这种抑制作用倾向于认为氨基
甲酸酯对AchE的抑制，既是因为复合物的形成也是
开放，突出后膜长期兴奋，从而影响了神经兴
奋的正常传导。
E+PX==PX.E
b作用步骤

PE
X
P+E
1 形成可逆性复合体


2 酰化反应
3 酶的复活

4 酶的老化：磷酰化酶在恢复过程中转化为另
外一种结构，羟胺类药物不能使酶恢复活性。
C磷酰化反应的两个特点
利用磷原子的亲电性（局部带正电荷）攻击酶活
性中心的丝氨酸羟基。--可增加磷原子正电荷
药剂性质
矿物油
气门进入
气门开闭 温度 二氧化碳
（二）杀虫剂的穿透

1 杀虫剂穿透体壁
护腊层：类脂及鞣化蛋白
上表皮 腊层：蜡质（防水）
角质精层：鞣化脂蛋、类脂
油相 （较强的脂溶性
外表皮（硬）鞣化蛋白、几丁质、脂类
内表皮 （厚）几丁质、蛋白质 真皮细胞（膜结构）：单层细胞 底膜：中性粘多糖（血细胞分泌） 表皮孔道有利穿透 药剂：一定的脂溶性和一定的水溶性
三、杀虫剂对昆虫的作用机制
（二）昆虫神经系统传导神经冲动的机制
1 昆虫神经系统的信息传递类型

轴突传导
一个神经元内。树突 细胞体 轴突 端丛 神经元之间或神经元与肌肉（腺体）

突触传导

一神经元端丛
另一神经元树突
（二）昆虫神经系统传导神经冲动的机制
1 （轴突传 导）
刺激
生物 电反应
神经膜电 位改变
因为氨基甲酰化酶的生成。但抑制AchE，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，仅是次要原因。
b kd一般比较小，即复合物E.AX很稳定。 K2很小，即氨基甲酰化反应很慢。 K3 较大，氨基甲酰化酶恢复仅几个小时
（有机磷需几天甚至几个月。）
c 大多数氨基甲酸酯类杀虫剂和常用的有机磷杀 虫剂混用一般不表现增效作用，甚至降低有机 磷的效果。因为氨基甲酸酯类和AchE的Kd小， 亲和力大，它抢先和AchE形成稳定的复合物， 使有机磷失去攻击的靶子而不能发挥作用。
- + ++++++++++++ + + - - - - - - - - - - - - - - + - +++++++++++++ - + - - - - - - - - - - - - -
b

c

2 突触的传导
联系神经元
突触的传导
突触
运动神经元
①突触的结构
突触的分类：依结构和功能不同，可分为电 突触和化学突触。
速率常数，K2越大，乙酰化反应越迅速。

第三步：乙酰化酶水解成乙酸，酶复活。K3越 大，说明酶的复活越迅速。
全部反应从开始到酶恢复需要2-3ms
（五）各类神经毒剂的作用机制

1 有机磷酸酯类杀虫剂的作用机制
a有机磷杀虫剂的作用机制在于其抑制了AchE的
活性，使得乙酰胆碱不能及时分解而积累，不
断和受体结合，造成后膜上钠离子通道长时间
② γ-氨基丁酸受体
昆虫运动神经元的末梢和肌纤维形成的突触有两种
类型。
兴奋性突触：递质是谷氨酸盐
抑制性突触：递质是γ-氨基丁酸
改变钾离子、氯离子通透性，使膜电位变得更负。
结果是使突触后膜更不易因其他因素的作用而去
极化，即不易兴奋。
③章鱼胺受体
昆虫体内苯胺、章鱼胺为神经递质。
（四）递质分解酶系
1 乙酰胆碱酯酶（AChE） 生物学 功能： AChE----AC+Ch 种类：2 a AChE:真胆碱酯酶（专一性胆碱酯酶） 红血球胆碱酯酶

分布 脊椎动物的神经-肌肉接头部位及植物神 经节内，在中枢神经系统内，在小脑和 脊髓的Renshaw细胞中发现。

在昆虫中，全部在中枢神经系统内。
烟碱样受体（N型）
特点

被占领的反应为骨骼肌收缩，植物神经节兴奋。
激动剂：烟碱（小剂量）、碳酰胆碱
拮抗剂：α-环蛇毒素、简箭毒素、五羟季胺等
2 乙酰胆碱酯酶水解过程 E＋AX E.AX EA 表酶， AX代表底物）
Kd=k-1/k+1 k2 k3
E（E代

第一步：形成酶与底物的复合体（米氏络合
物）。络合物的稳定性可以用解离常数（kd）
表示，kd=k-1/k+1,kd越小，说明E和Ax的
亲和力越大，络合物越稳定。

第二步：乙酰化反应生成乙酰化酶。用K2表示

油/水分配系数：一种溶质在油相及水相中溶 解度的比值。值越小，亲水性越强。
亲水性强而易溶于水中的药剂，因不能溶于
表皮的蜡层，不能穿透表皮。
触杀作用小
脂溶性强的药剂因为溶解于蜡质，易穿透上
表皮，但能否穿透原表皮，取决于是否有
水溶性
昆虫表皮的孔道和上表皮丝有助于药剂渗入。
B 杀虫剂穿透表皮的机制 A 药剂从表皮穿透，经皮细胞进入血腔，随血液循环 到达神经系统。部分药剂通过气管系统，由微气管
作用机制复杂，很多还不清楚。Cammon（1981）
等人按分子中有无α－CN基将除虫菊酯分为2类：
第一类：天然除虫菊酯、胺菊酯、丙烯菊酯、二
氯苯醚菊酯等，它们与DDT相似，主要作用于神
经膜，改变膜的通透性，延迟钠离子通道的关
闭，负后电位延长并加强，导致产生重复后放， 中毒症状表现为高度兴奋及不协调运动。
进入神经系统。
B Gerolt(1983)， 侧向传导理论：狄氏剂及一些化合 物从表皮进入昆虫体内，完全是从侧面沿表皮的蜡层进 入气管系统，由微气管到达神经系统
2 杀虫剂穿透昆虫的消化道—胃毒作用
前后肠来源于外胚层----表皮类似 消化道 中肠来源于内胚层---消化、吸收的主要场所 杀虫剂穿透昆虫中肠肠壁细胞受到细胞质膜选择透性的影响。 质膜：双分子类脂层，厚30-50nm。表面有细小、充满水 的空洞，直径4nm。
神经元轴突末端膨大为突触体，与下一神经元的细胞体或树 突中间存在一间隙。间隙之前和之后的膜，分别成为突触前 膜、突触后膜。
前膜：突触小泡，小泡中含有神经递质。
间隙：宽10-50nm，有电子密度高的物质（糖基物质）把前、 后膜连接起来。 后膜：有专门的神经递质受体部位及有关的酶系。
②突触传递的特点：