农学第二章-杀菌剂毒理课件

1、第二章 杀菌剂毒理学第一节 杀菌剂毒理学作用方式及杀菌作用机制第二节 杀菌剂对菌体细胞结构和功能的破坏第三节 杀菌剂对菌体代谢的干扰对能生成的影响第四节 杀菌剂对菌体代谢的干扰对代谢物质的生物合 成及其功能的影响第五节 无杀菌毒性的药剂1h第1页，共60页。第一节 杀菌剂毒理学作用方式及杀菌作用机制一、杀菌剂毒理学研究的进展二、杀菌剂透入菌体细胞及其移动三、杀菌剂的作用方式四、杀菌剂的杀菌作用机制 2h第2页，共60页。一、杀菌剂毒理学研究的进展 （一）19世纪前的毒理学 古代至19世纪中叶DeBary之前人们没有毒理这个概念。 1880-1881年，Marshell-Ward提出了植株喷雾防

2、病的原理 1894年Saunders等提出种子保护理论；（二）当代毒理学 1907年Falck开创与促进了毒理学研究的重要手段生物测定法。 1930年McCallan（S.E.A.）更较完整地提出了杀菌剂室内生物测定方法。 1942年Howard的研究工作标志了近代化学治疗作用原理的突破。 1943年Zentmyer创立杀菌剂毒理中一个重要机制螯环化作用。Horsfall（J.G.）1956年的杀菌剂作用原理（三）70年代后的毒理学 Lukens（R.T.）1972年的杀菌剂作用的化学。 1977年出版的Siegel（M.R.）和Sisler（H.D.）主编的抗菌化合物；同年再版的Marsh（

3、R.W.）主编的内吸杀菌剂。 Lyr.（H.）主编于1987年出版的近代选择性杀菌剂。 70年代中后期对抗药性的理论性问题的研究。3h第3页，共60页。 杀菌剂进入菌的细胞主要是通透细胞膜的问题。 菌的细胞膜的主要化学成份与结构基本上与其他生物一样 。 油/水分配系数还是一种重要的通透指标，无论如何非极性物质不是比较容易透入脂-蛋白结构的细胞膜。 作为异生物质的杀菌剂，则还是主要通过被动运转而进入。 还值得指出的是，与孢子相比，药物更容易透入芽管或菌丝的内部。 杀菌剂进入菌体细胞后的移动一般对杀菌毒力没有大的影响。但是，如果药剂只对细胞内特定的细胞器有毒性，则会受些影响。 物质在菌体内的移动在

4、菌的孢子和菌丝内有些不同，在后者比较容易些。 二、杀菌剂透入菌体细胞及其移动 4h第4页，共60页。 杀菌剂的毒理广义地说包括：（1）防病原理，（2）杀菌作用方式和（3）杀菌作用机制，但一般只包括后两种。（一）杀菌剂作用方式的涵义 作用方式可以指，药剂是起保护作用还是治疗作用，或通过内吸而起作用；可以指药剂是专化性的作用还是非专化性的作用；或指药剂的防病谱广还是窄；或药剂是多作用点还是单一（或少数）作用点；最后也可以是指药剂的毒性作用是抑制菌体内能的生成，还是干扰菌体内生物合成或干扰菌体的细胞结构，等等。应注意的是，作用方式有时还指药剂是直接作用于病菌还是通过对寄主的作用而影响病菌的。三、杀菌

5、剂的作用方式5h第5页，共60页。（二）杀菌剂对病原菌的直接作用1.抑制毒素的产生真菌分泌的毒素对寄主有选择性和非选择性。这些毒素中有很多是与病害发生或病状的出现有关，因此抑制毒素的产生被认为是一种可能用于防治病害的方法。2.（细）胞外酶产生的调节真菌在侵染植物时菌体分泌的胞外糖酶常起着重要作用（溶解、分解），例如内多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶等，因此用化学物质降低或抑制病菌这些酶的产生，也是防治病害的一个可能的途径。3.改变菌体内的代谢过程这是杀菌剂对病菌细胞水平的作用，许多人常把这部分看为是杀菌剂的杀菌机制，因此这部分将在谈及机制时加以阐明。 4.杀菌剂对各种子实体的抑制作用如对孢子形成和散

6、发的抑制，对菌核形成的抑制等。抑菌作用，其实质也是杀菌剂对菌细胞代谢影响的反映。 三、杀菌剂的作用方式6h第6页，共60页。（三）杀菌剂作用于寄主作物 植物对病菌侵染的反应有两种可能性：抗病或感病，以化学物质为基础。1.植物保护素的诱导生成和诱导剂植物保护素是在植物体内生成对病菌有毒性的化学物质。通过促进植保素的生成或提高植保素在植物体内的含量的防病方法可以看为是提高植物的抗病性方法。 2.寄主体内与防病有关的其他变化寄主植物经化学处理后，除可能提高植保素的含量外，还可能有其他的变化。也可以取得防病的效果，其途径可以是降低植物对病菌的毒素的敏感性，或提高植物钝化毒素的能力。三、杀菌剂的作用方式

7、7h第7页，共60页。四、杀菌剂的杀菌作用机制 （一）杀菌剂使菌类中毒后的各种表现 通常是影响菌丝生长、孢子萌发、各种子实体和侵染结构的形成或导致细胞膨胀、原生质体和线粒体的瓦解以及细胞壁、细胞膜的破坏等。这些中毒症状都是杀菌剂直接作用于菌体使菌中毒后在生理上和生化上产生变化的结果。8h第8页，共60页。（二）杀菌作用与抑菌作用 中毒表现：杀菌作用主要是表现为孢子不能萌发，而抑菌作用则表现为孢子萌发后的芽管或菌丝不能继续生长。 菌中毒后体内代谢过程的变化：杀菌作用多数是影响生物氧化，而抑菌作用多数是影响生物合成。 不过，这两种作用也不能截然分开，许多时候一种药物的作用性质不是固定不变的，要受许

8、多因素的影响，主要是药剂的种类、使用浓度和作用时间。 一般来说，影响能量生成的传统保护剂是典型起杀菌作用的，而主要是影响生物合成的内吸剂则大部分是抑菌作用的。因此，化合物的性质是影响毒性作用的主要原因。但是同一种化合物，由于使用浓度或剂量不同会出现毒性方式的不同，在内吸剂中尤为常见。四、杀菌剂的杀菌作用机制 9h第9页，共60页。（三）抑菌作用的类型及其实践意义 广义的抑菌不仅仅指使真菌或细菌停止生长，它还包括了药剂对菌体的各种各样的抑制方式，其中最普遍的是抑制菌类的各种孢子的形成。这类称为抗孢子形成剂（anti-sporulants）。有人把它们称为基因抑制剂（genestatic物质）。药

9、剂还可以抑制各种繁殖体的形成、孢子的释放、病斑以及孢子侵入植物组织的结构的形成，有的甚至仅抑制孢子的游动。 抑菌作用的实践意义： 1. 繁殖体的形成受抑制，以及孢子被抑制，显然都会直接或间接地妨碍病害的传播； 2. 即使只是孢子被抑制，延缓生长速率，也会导致孢子的老化，老化孢子的萌发率会大大降低。 3. 由于抑菌作用可在较低药剂浓度下进行这就减少对寄主产生药害的机会，因而有助于使内吸剂在生产实践中发挥作用四、杀菌剂的杀菌作用机制 10h第10页，共60页。（四）杀菌剂在菌体内的主要作用部位 主要是作用于细胞壁、质膜、线粒体、核糖体和细胞核，破坏这些重要的结构或影响这些结构上或里面的重要代谢物质

10、的功能。（五）各种杀菌机制的生化基础及不同机制间的相互关系 杀菌剂的杀菌体作用机制就是杀菌剂致毒的生物化学。四、杀菌剂的杀菌作用机制 11h第11页，共60页。（六）了解杀菌剂作用方式和作用机制的目的 杀菌剂作用方式和作用机制是杀菌剂的杀菌本质。 第一、在分子水平解释杀菌剂对活菌体内的生化反应的干扰。 其次，加快新药剂的合成。 第三，为解决抗药性问题提供理论基础。 最后，了解降低药物对环境污染和人体的伤害。 四、杀菌剂的杀菌作用机制 12h第12页，共60页。一、杀菌剂对细胞壁的影响 （一）对真菌细胞壁形成的影响 （二）细胞壁其他组分的改变或异形 （三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用 （四）

11、对细菌细胞壁的影响二、杀菌剂对细胞膜的破坏 （一）细胞膜结构受破坏 （二）药剂与膜上组分结合 （三）对膜上一些酶活性的影响 （四）对膜上甾醇合成的影响第二节 杀菌剂对菌体细胞结构和功能的破坏13h第13页，共60页。 菌类，尤其是真菌的细胞壁对保持菌的形态和保护细胞的完整性起着重要的作用。真菌和细菌的细胞壁同样由二类物质构成，一是微纤维，二是无定形物质，前者是包埋在后者之中。不过在真菌和细菌中的微纤维的化学成分是不同的，前者主要为几丁质和一些纤维素，后者为肽多糖。而高等植物的细胞壁中的纤维结构则系纤维素。真菌细胞壁中的无定形物质则以葡聚糖为主（约90%），不同真菌的细胞壁成分会有些区别。一、杀

12、菌剂对细胞壁的影响14h第14页，共60页。（一）对真菌细胞壁形成的影响作用于真菌细胞壁的杀菌剂主要是影响几丁质合成酶的活性而使壁的形成受阻。1.吗啉类等甾醇抑制剂的作用甾醇抑制剂顾名思义是抑制膜上甾醇合成，但这类药剂有的也可作用于细胞壁。例如，在70年代末十三吗啉被证实会抑制Mucor . sp. 的几丁合成酶的活性。抑制机制是由于药物分子上的烃基侧链和带正电荷的吗啉环结合而使分子具有溶菌作用，结果导致几丁质合成酶失去活性，其作用点看来是酶体上的磷脂。2.苯来特的分解产物异氰酸丁酯的作用苯来特可以防治由Fusarium solani引起的豌豆茎枯，是由于分解产物异氰酸丁酯抑制几丁质合成酶活性

13、的结果。一、杀菌剂对细胞壁的影响15h第15页，共60页。3.多氧霉素的作用此类抗菌素常称为核苷酸抗菌素类，在日本广泛使用，主要是用于防治由Alternaria kikachiana引起的梨黑斑病。此外，对稻纹枯病、稻瘟病也有效果。此类药剂不会抑制孢子萌发而会使芽管异形，其机制是由于几丁质合成受阻而影响细胞壁的生成。4.抑霉唑（imazalil）和丁苯吗啉（fenpropimorph）等的作用 形成类几丁物质，且不规则分布会使孢子与菌丝异形，并从而影响新孢子的形成。一、杀菌剂对细胞壁的影响（一）对真菌细胞壁形成的影响16h第16页，共60页。（二）细胞壁其他组分的改变或异形 前面提出过真菌细胞

14、中除以几丁质为主的骨架物质外，还有另一类无定形物质，这一类物质中8090%是多糖，其他则主要为蛋白质、脂肪和一些果胶。这些物质异常也会使细胞壁产生变化，导致菌的中毒。 1.稻瘟灵（富士1号）的作用其作用是减少脂质物质的合成。同时，甾醇合成也受影响，使膜的功能进一步受到破坏而阻碍糖的吸收，从而影响细胞壁的合成。经稻瘟灵处理的稻瘟病菌的菌丝粗大，比对照大23倍。 2.丙酰胺的作用影响纤维素的合成，而影响菌丝的生长和孢子的形成。 3.三环唑等一类化合物的作用这一类化合物的防病作用是影响附着胞胞壁上的黑色素形成，使菌失去侵入寄主植物的能力，对病菌的生长等都没有影响，是属于所谓无毒性杀菌剂类。 一、杀菌

15、剂对细胞壁的影响17h第17页，共60页。（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用 1.异稻瘟净作用稻瘟菌经此药处理后，首先看到的是非常明显的细胞壁异形，壁的几丁质含量显著降低，起初相当长的时间人们都认为此药是影响几丁质的合成。后来进一步的研究才发现，它是先影响细胞膜的功能，改变其通透性，使合成细胞壁的UDPN乙酰氨基葡糖不能从膜的内面运出膜的外面，即膜与壁之间，从而减少了几丁质的合成。2.咪唑类的作用咪唑类杀菌剂，如抗霉唑（miconazole）、克霉唑（ketoconazole）和抗三唑（clotrinazole）是著名甾醇抑制剂，尤其是在高浓度下会严重破坏细胞膜的透性，使细胞内含物大量外流

16、，并产生杀菌作用。其重要症状是壁上的几丁质量反常增多。作用机制被认为是分布在膜上的几丁质合成酶在正常情况下外于静止状态，可以被蛋白酶活化。经药剂处理后的菌体的蛋白酶由于膜透性的破坏而大量释放，造成几丁质合成酶异常地活化，使几丁质大量增加，造成壁异常。一、杀菌剂对细胞壁的影响18h第18页，共60页。3.环烃类（如地茂散、五氯硝基苯）以及二甲酰亚胺类（扑海因、乙烯菌核利）等的作用 在正常情况下，在细胞膜上的几丁质合成酶是处于静止（休眠）状态的，这是由于受一种蛋白质的抑制。经这些药剂处理后，这种抑制蛋白质被一种蛋白分解酶所分解，从而激活了几丁质合成酶，可能是由于变构的作用，因此几丁质合成异常增多而

17、细胞壁加厚。 4.甲霜灵的作用 据报道，经甲霜灵处理的鞭毛菌有细胞壁加厚了的中毒症状，此药常系抑制rRNA的合成。这可能是由于rRNA的前身三磷酸核苷积累结果，因为三磷酸核苷会刺激（1-3）葡糖合成酶的活性而参与细胞壁合成的调节作用，因而大幅度地提高了细胞壁合成。 一、杀菌剂对细胞壁的影响（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用 19h第19页，共60页。（四）对细菌细胞壁的影响 细菌的细胞壁与真菌的有很大不同，主要是含有肽多糖、脂多糖和胞壁酸（或磷壁酸）。这些物质的合成都需要磷酸化的C55聚异戊烯醇作为糖残基的携带者。 1.各种甾醇抑制剂 如抗霉唑（miconazole）和克霉唑（ketoco

18、nazole）除对真菌细胞壁合成有影响外，对革兰氏阳性细菌也有杀菌毒性。抗霉唑会抑制上述的作为糖残基携带者的C55聚异戊烯醇的合成，同时有C40聚异戊烯醇的积累，示综的14C甲羟戊酸不能掺入，从而影响细胞壁的合成。 2.青霉素等的作用肽多糖是由N乙酰氨基葡糖和N乙酰氨基葡糖乳酸（N乙酸胞壁酸）交替排列并以1，4糖苷键联接的多糖链，然后再与氨基酸的肽链相连接而成。这种肽多糖也称为粘肽，其末端有D丙氨酰D丙氨酸的结构，而此结构与青霉素的结构中的主核6氨基青霉烷酸（6APA）很相似，因此 线形的肽多糖的交联受到青霉素的干扰。 一、杀菌剂对细胞壁的影响20h第20页，共60页。 菌体细胞膜是由许多亚单

19、位组成，每个亚单位主要含有类脂质、蛋白质、甾醇和一些盐类。这些亚单位又由金属桥和疏水键连接起来。膜的最大功能是选择通透性，能让一些物质进入细胞内，又能保持住细胞内许多物质不会外流。当然这种选择通透性与膜上一些酶的活性有关。（一）细胞膜结构受破坏 膜上亚单位的连接点的金属桥或其他疏水键会与一些杀菌剂结合，例如二甲基二硫代氨基甲酸盐类会与金属离子形成络合物，使正常的金属桥受到破坏，膜失去正常的生理功能。二、杀菌剂对细胞膜的破坏21h第21页，共60页。二、杀菌剂对细胞膜的破坏（二）药剂与膜上组分结合 1.地茂散与五氯硝基苯等的作用环烃类杀菌剂很相似。用电镜观察的试验显著表明，经药处理后的病菌细胞内

20、的线粒体膜的结构受破坏，开始时是线粒体的嵴膨胀，然后外膜膨胀，内膜溶化，核被膜也受影响，核周腔加大。其原因是药剂与线粒体上蛋白质中的酪氨酸结合。 2.多果定的作用多果定是有长脂链的胍化合物，对果树由Venturia spp引起的病害如苹果黑星病最有效。最重要的一个特点是，侵染后30小时施药仍然有治疗作用，因此被认为具有铲除作用。对病菌的作用机制主要是对细胞膜的破坏作用，包括细胞膜和线粒体膜。由于线粒体膜的破坏，多果定对菌的呼吸也会有影响。因此多果定是一种多作用点的杀菌剂。不过，最主要的杀菌机制是影响膜的功能，原因是其长的亲脂侧链C12H25与膜上脂质结合，胍基团仍保留在附近的水中，结果使膜的透

21、性改变。22h第22页，共60页。二、杀菌剂对细胞膜的破坏（三）对膜上一些酶活性的影响 异稻瘟净和克瘟散都是防治稻瘟病很有效的有机磷杀菌剂，对菌丝的生长孢子形成抑制超过影响孢子萌发和附着孢的形成。前面提过，由于菌体中毒后很快就有细胞壁异形的症状，起初认为这两种药剂是影响几丁合成酶的活性，后来经多次试验表明，最早的毒性机制是细胞膜受破坏。现已证实，异稻瘟净和克瘟散是影响膜卵磷脂，即磷脂酰胆碱的正常合成，其打击点是干扰了由磷脂酰乙醇胺一连三次的转甲基（甲基提供体为S腺苷甲硫氨酸），亦即其酶体（磷脂N甲基转移酶）的活性受抑制。稻瘟病菌对这些药特别敏感是由于其膜上磷脂中约一半都是卵磷脂。 异稻瘟净影响

22、膜上一些酶活性是比较典型的，是特异性的。事实上膜上的ATP酶是普遍存在的，而影响此酶活性的许多含重金属铜、汞等杀菌剂都具有此作用。23h第23页，共60页。（四）对膜上甾醇合成的影响 甾醇是膜上重要的脂质，在真菌的细胞膜和线粒体膜上都存在。目前，很多人认为甾醇是一个很重要的作用点，近年来甾醇抑制剂的杀菌剂有很大的发展，其品种居杀菌剂的首位，从化合物的化学结构来看，重要的有如下各类：（1）吗啉类，（2）呱嗪类，（3）吡啶类，（4）嘧啶类，（5）二氮唑类，（6）三氮唑类。这些药剂虽然都是甾醇合成抑制剂，但作用不尽相同，不过最重要的可分为两类型：第一，吗啉类的作用机制：第二，结构中含氮以三氮唑为代表

23、的作用机制。 1.吗啉类的作用此类杀菌剂对菌的作用除主要影响甾醇合成外，还对几丁质的合成和呼吸链上辅酶氧化酶以及琥珀酸一细胞色素C处氧化还原体系有抑制作用。对甾醇合成的抑制本身主要的有两个作用点：（1）14还原酶活性受抑制和（2）87-异构酶活性受抑制，而抑制麦角甾醇和表甾醇的合成。24h第24页，共60页。 2.三氮唑类及有关化合物的作用包括第（2）至第（6）各类化合物。这类含N化合物对病菌的作用机制主要是干扰麦角甾醇合成过程的脱甲基反应。其作用位点是切断由4-甲基-14-甲基-8，24（28）-二烯-3醇至4，4-二甲基麦角甾-8，14，24（28）-三烯-3-醇的过程，即影响甾醇合成过程

24、中C-14甲基的脱除。 甾醇合成不正常对膜功能的影响。甾醇对膜的作用主要是由于与膜上磷脂分子中脂酰基反应而调节膜的可塑性或流动性。因此不正常的甾醇最主要的影响也就是膜的可塑性受破坏。显然，脱甲基被阻就会增加膜上的甲基基团而使膜加厚，并改变膜上双层的结构。这些结构的改变，也导致功能的改变，主要的是通透性改变增大，膜上的ATP酶活性也受到影响。最后膜上原来是静止的几丁合成酶的蛋白酶被激活而大量释放，从而导致几丁质异常增多。 （四）对膜上甾醇合成的影响25h第25页，共60页。 杀菌剂破坏其他结构，如细胞内的多种细胞器，特别是线粒体、核糖体，甚至于纺锤体都会受到深刻的破坏，而这些结构的异常都与各种杀

25、菌剂不同作用相关联。这些作用都导致菌体细胞代谢的致命的变化，因而将结合杀菌剂对代谢过程的干扰部分加以论述。 三、破坏菌体细胞内一些细胞器或其他结构26h第26页，共60页。一、能对菌生长的作用及能生成受抑制后的毒性后果二、对糖酵解的影响三、对有氧呼吸的影响四、对氧化磷酸化的影响五、对脂质氧化的影响六、对多功能氧化酶细胞色素P450活性的影响第三节 杀菌剂对菌体代谢的干扰对能生成的影响27h第27页，共60页。 概括地说，至今大部分杀菌剂的作用机制主要分两方面：对能生成的干扰，即物质的氧化或生物的呼吸受到影响；对生物合成的影响。 一般来说，氧化受影响意味着中毒较为严重，许多时候被看为是一种杀菌作

26、用。相对来说，生物合成受影响，中毒不那么深，多数是一种抑菌作用，单一或作用点少的内吸剂属于这一类。 当然，能生成受抑制自然也会影响生物合成。两者有紧密的联系。第三节 杀菌剂对菌体代谢的干扰对能生成的影响28h第28页，共60页。 最突出又重要的是对孢子萌发的作用。通常要使孢子萌发就需要大量能的供应，而维持菌丝的生长则只要有一定量能的供应就可以。当然能的生成受破坏会造成整修新陈代谢的紊乱，最后导致菌的死亡，而如果只是降低能的生成而不是完全抑制，则可以使生长停止，但菌并不会死亡。不过如果长期的能量供应不足也会造成菌的死亡。杀菌剂对菌体内能生成的抑制主要是干扰三羧酸循环，破坏呼吸链上的电子传递和氧化

27、磷酸化的偶联反应的解除。一、能对菌生长的作用及能生成受抑制后的毒性后果 29h第29页，共60页。二、对糖酵解的影响 杀菌剂影响糖酵解有间接和直接的两种作用。（一）间接作用 主要是一些传统的杀菌剂如铜、汞等重金属杀菌剂，这些药剂会破坏细胞膜的结构，使一些金属离子，主要是K向细胞外渗透，而糖酵解过程中最重要的磷酸果糖激酶（PFK）中，是K来活化的，丙酮酸激酶也需要K作为辅助。因此这些酶的活性都会受到破坏而阻碍糖的酵解过程。（二）直接作用 杀菌剂对酵解的直接作用，都是由于有关酶的活性受破坏。均是与-SH反应或结合的。这些药剂大都是传统的保护剂，有两类，一是含重金属的，如铜剂和汞剂；另一是有机化合物

28、，如百菌清和克菌丹。30h第30页，共60页。二、对糖酵解的影响（二）直接作用1.铜、汞制剂的作用糖酵解受这类杀菌剂的影响则主要是三种酶的活性受干扰，即丙酮酸激酶、已糖激酶和丙酮酸脱羧酶。这些酶都含有-SH基，一般说来汞剂对这三种酶的毒性都是很强的。有人认为硫磺对已糖激酶也有抑制作用。2.克菌丹和灭菌丹的作用这两种药对酵解有影响，也是由于其功能基SCCl3甚易与含巯基化合物反应，而且其产物硫光气又易于与SH、NH2和OH基反应。3.百菌清的作用影响酵解的作用位点是从3磷酸甘油醛到1，3二磷酸甘油反应中的磷酸甘油醛脱氢酶活性受阻。原因是此酶体上含有半胱氨酸蛋白质，其结构中的SH基甚易与百菌清反应

29、。此外，谷胱甘肽是一种重要的细胞正常代谢的调节物质，而还原型的谷胱甘肽（GHS）也易与百菌清反应。31h第31页，共60页。三、对有氧呼吸的影响 杀菌剂对有氧呼吸的影响主要有对乙酰辅酶A形成的干扰，对三羧酸循环的影响，对呼吸链上氢和电子传递的影响和对氧化磷酸化的影响。（一）对乙酰辅酶A形成的影响 对乙酰辅酶A形成必须有辅酶A的参与，而后者是含有SH基。故凡与SH反应的杀菌剂均干扰乙酰辅酶A形成。克菌丹可以说是一种对乙酰辅酶A形成带有特异性反应的杀菌剂。棉铃红腐病菌（Fusarium roseum）经克菌丹处理后细胞内有大量的丙酮酸积累，没有乙酰辅酶A的形成。而在这种情况下，其作用位点不是CoA

30、-SH，而是丙酮酸脱羧酶系中的硫胺素焦磷酸（TPP）。TPP的作用是在丙酮酸脱羧过程中起转乙酰基的作用，而TPP接受乙酰基时只能以氧化型（TPP+）进行，在有克菌丹存在的情况下，TPP+的结构就会受破坏，失去转乙酰基的作用，当然乙酰辅酶A就不能形成，丙酮酸也就大量积累，因此以后的氧化反应都受到抑制。 32h第32页，共60页。三、对有氧呼吸的影响（二）对三羧酸循环的影响 参与三羧酸循环的酶中，含有SH基，如琥珀酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、延胡索酸和苹果酸脱氢酶等，因而许多易与SH基反应的杀菌剂，如铜、汞制剂都会非特异性的干扰三羧酸循环。进入三羧酸循环杀菌剂的毒性作用主要有下列几个位点。1.乙酰二

31、氢硫辛酰胺转变为柠檬酸过程受阻从乙酰二氢硫辛酰胺转化为柠檬酸需要辅酶A的参与，因此能干扰辅酶A的药剂都会在不同程度上干扰这个反应。许多传统保护剂都会有此作用，主要有福美双、福美铁、二氯萘醌、克菌丹和硫磺等。可将辅酶A氧化为不可逆的氧化型，失去活性。33h第33页，共60页。2.乌头酸酶活性受抑制这类药剂主要有代森类，如代森锌、代森锰和8-羟基喹啉等。其毒性机制也是由于乌头酸酶的辅助因子铁离子与这些化合物反应形成螯合物。3.酮戊二酸脱氢酶活性受阻酮戊二酸脱氢酶活性受抑制，致使中毒的细胞内琥珀酸含量明显降低。影响此酶活性的药剂是克菌丹。显然毒性机制也是由于硫胺素焦磷酸（TPP）辅酶的活性受阻。4.

32、琥珀酸和苹果酸脱氢酶活性受阻能干扰此两种脱氢酶活性的杀菌剂主要是硫磺、异硫氰甲酯和萎锈灵。5.延胡索酸酶活性受阻硫酸铜处理后，菌体细胞延胡索酸活性明显受到抑制，苹果酸含量显著降低。三、对有氧呼吸的影响（二）对三羧酸循环的影响34h第34页，共60页。（三）对菌体内线粒体呼吸链功能的影响 杀菌剂的毒性机制最重要的就是对物质的有氧氧化的干扰。在生物体中ATP主要是在呼吸链中三个位点形成，因此对呼吸链中电子传递的干扰也就成为杀菌剂最重要作用机制之一。与呼吸链有关的主要酶类为：辅酶（NADH）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、黄素单核苷酸（FMN）、辅酶Q和多种细胞色素以及细胞色氧化酶。杀菌剂对呼吸链的

33、影响主要也就是对些酶或辅酶活性的抑制。 1.敌枯唑（双）的作用敌枯唑主要用于防治细菌性病害。研究结果表明，此药的杀菌机制是通过抑制辅酶（NAD）的合成而破坏呼吸链功能。 三、对有氧呼吸的影响35h第35页，共60页。三、对有氧呼吸的影响（三）对菌体内线粒体呼吸链功能的影响2.敌克松的作用敌克松的杀菌有效成分为对-二甲氨基苯重氮磺酸钠，是用于防治水稻烂秧病，对卵菌如腐霉菌Pythium sp.有特效。敌克松会强烈抑制辅酶I与呼吸链上细胞色素C氧化酶之间的电子传递，其作用点是辅酶I氧化酶区，主要是该化合物分子上的苯环，插入辅酶I分子上的二氢吡啶环和黄酶上的异咯嗪环之间形成一个共平面复合结构的结果。

34、3.萎锈灵的作用萎锈灵是作用于线粒体的呼吸链中的复合物处的琥珀酸辅酶Q氧化还原酶系。4.联苯酚的作用2-苯基苯酚是杀细菌的消毒剂，对细菌Rhodospirillum rubrum有抑制呼吸作用，作用点是呼吸链上复合物I进入辅酶Q处的电子传递。36h第36页，共60页。（一）一般的影响 许多会破坏细胞膜透性和破坏线粒体结构的药物，当然都会破坏氧化磷酸化反应。其次一般的影响还意指对ATP酶活性的破坏。由于此酶也含有-SH基，因而许多能与此基反应的药物都会影响氧化磷酸化。（二）特异性的抑制作用 对氧化磷酸化有特异性的干扰作用有两种情况，一种是抑制磷酸化，当然是与氧化偶联的磷酸化；另一种是解散这两种偶

35、联反应。起第一种作用的称为氧化磷酸化抑制剂，第二种称为解偶联剂。四、对氧化磷酸化的影响37h第37页，共60页。四、对氧化磷酸化的影响（二）特异性的抑制作用1.解偶联剂的作用打断偶联反应的药物有两类：二硝基酚类和离子载体类。前者如二硝基酚、开拉散（敌螨普）和敌菌酮。离子载体（第二类）只有在离子（实际上是阳离子）K+或Na存在时才能起作用，尤其是K离子。最典型的例子是缬霉素（Streptomyces spp.的产物）。 2.（氧化）磷酸化抑制剂的作用如果在生物体内呼吸进行过程磷酸化中止，则会造成线粒体内膜外侧H和内外侧电位差的积累，而切断电子传递。至今，抑制磷酸化的杀菌剂有锡化合物，如用于防治甜

36、菜叶斑病的醋酸苯锡和氢氧化苯锡。这些药物是通过抑制ATP合成酶的活性来影响磷酸化的。 38h第38页，共60页。（一）脂肪酸-氧化受阻 脂肪酸的降解（氧化），一般有-氧化、-氧化和-氧化，但在真菌体内主要是-氧化，其实质是脱氢和碳链降解。另外，-氧化是必需辅酶A的参与，因此前面谈过的那些会影响此酶活性的药剂如克菌丹和二氯萘醌等都会影响这个反应。（二）乙酸氧化受阻 在真菌内，如Askpergillus nidulans,乙酸可以直接转化为乙酰辅酶A，然后进入三羧酸循环进一步氧化，多作用点的多果定被证明对乙酸的氧化有抑制作用。 五、对脂质氧化的影响39h第39页，共60页。（三）脂质和不饱和脂肪酸

37、的过氧化反应增高 线粒体膜、核膜和细胞膜上的脂质或不饱和脂肪酸都会受一些药物的影响。在单加氧酶的作用下，脂质的过氧化反应会增大并从而破坏膜的结构，干扰膜的功能。1.地茂散、五氯硝基苯等环烃类的作用 诱导线粒体膜和内质网膜上的脂质的过氧化反应，并证明可以用醋酸维生素E和胡椒基丁醚逆转，同时药剂对菌生长的抑制也被消除了。 2.二甲酰亚胺类（DCOF）如扑海因和乙烯菌核利的作用这一类药剂和环烃类一样都会增大线粒体膜和内质网膜上的脂质的过氧化反应。五、对脂质氧化的影响40h第40页，共60页。六、对多功能氧化酶细胞色素P450活性的影响在讨论甾醇抑制剂类型的杀菌剂对膜上甾醇合成的抑制时已指出，咪唑类杀

38、菌剂之所以抑制甾醇合成的主要机制是抑制甾醇分子上C-14-甲基的脱除，其准确作用作用点是脱甲基的第一步氧化反应。此氧化反应是细胞色素P450促进的。药剂对此氧化过程的干扰是由于药剂与这个氧化酶结合，使其失去活性。 41h第41页，共60页。第四节 杀菌剂对菌体代谢的干扰对代谢物质的生物合成及其功能的影响一、杀菌剂对核酸合成和功能的影响二、杀菌剂对蛋白质合成和功能的影响三、杀菌剂对脂质（脂肪酸）合成及其功能的干扰42h第42页，共60页。 对核酸的结构和合成过程以及功能有毒性的药剂多数都是内吸剂，其作用机制有下列几方面。（一）掺假核酸的作用 所谓掺假核酸主要是指核酸结构中碱基不是生物体内的原来的

39、碱基，而是与其在结构上相似的异体化合物或杀菌剂。这种核酸当然失去真正核酸的功能，可称为假的核酸。至今杀菌剂中起这种毒性作用的苯来特、多菌灵和噻菌灵（涕必灵）等少数几种。一、杀菌剂对核酸合成和功能的影响43h第43页，共60页。一、杀菌剂对核酸合成和功能的影响（二）影响核酸分子中碱基或核苷的合成1. 2-氨基嘧啶杀菌剂的作用这一类杀菌剂的代表是甲菌定和乙菌定，这些药剂主要都是用于防治作物白粉病。其毒性机制是干扰嘌呤的代谢。萌发的Erysiphe graminis分生孢子会把嘌呤和腺苷掺入核酸，但在乙菌定存在时腺嘌呤核苷酸和次黄（嘌呤）核苷酸就不能形成，结果核酸也不能合成。2. 6-氮杂尿嘧啶类的

40、作用此系与核酸的碱基相似的化合物，被证明对一些白粉病菌有效，并有内吸杀菌作用。6-氮杂尿嘧啶不会抑制孢子萌发，也不会阻碍菌的侵入，但是会明显抑制病菌在寄主细胞内吸盘（胞）的形成而起防病作用。6-氮杂尿嘧啶的杀菌机制是抑制了尿嘧啶合成过程中的尿嘧啶6-甲酸核苷5-磷酸（即乳清酸核苷-5-磷酸）的脱羧作用。44h第44页，共60页。（三）核酸合成受阻1.甲霜灵的作用干扰核酸，特别是r-RNA的合成，最敏感的是使尿苷掺入RNA受阻，但不影响尿苷的吸收和尿苷转化为尿苷酸。也就是说，作用点是核苷酸聚合为核酸的阶段受阻。现已知道，有三种RNA的聚合酶担负着细胞内的核苷酸的聚合。这三种聚合酶称为聚合酶、和或

41、A、B和C，它们是有分工的，主要是负责核糖体内r-RNA的合成，是用于m-RNA的合成，而则用于t-RNA和5SRNA的合成。甲霜灵和其相似物对三种酶有选择性抑制作用，主要是对聚合酶（或A）的毒力最大，也就是rRNA的合成受阻，结果核糖体就不正常。r-RNA聚合受阻当然会造成三磷酸核苷的大量积累。这也就是甲霜灵会使细胞壁加厚的原因。2.放线菌素D和丝列霉素的作用干扰DNA的合成和DNA的生物活性。作用机制是药物分子与DNA反应形成一种结合体，使DNA失去作为合成RNA的模板的作用，也就是抑制了依赖DNA作为模板的RNA合成。一、杀菌剂对核酸合成和功能的影响45h第45页，共60页。（四）对细胞

42、分裂的影响1.苯并咪唑类的作用用示踪的多菌灵进行试验结果表明，药剂是通过与构成纺锤丝的管蛋白的亚单位（即微管蛋白）结合而阻碍管蛋白的形成，从而破坏纺锤丝的功能，使细胞有丝分裂不能正常进行，染色体的分离紊乱。 另外，地茂散等环烃类和二甲酰亚胺类化合物如腐霉利、乙烯菌核利、扑海因也会导致有丝分裂分离的增高。恶霉灵的杀菌机制主要是抑制DNA的合成，比对RNA合成的毒力要大近一倍。比对蛋白质合成的抑制则更为明显。灰黄霉素可能是对微管蛋白的滑动能力有很大的影响，致使染色体无法分离。（五）对核酸合成和细胞分裂的间接影响 一些甾醉抑制剂、环烃类和二甲酰亚胺类对膜功能有破坏作用，包括核膜，因此可以间接时影响核

43、酸的合成和细胞分裂。甲菌定和乙菌定对一些核酸碱基合成的间接影响碱基的合成。一、杀菌剂对核酸合成和功能的影响46h第46页，共60页。二、杀菌剂对蛋白质合成和功能的影响（一）直接干扰蛋白质合成 在直接影响蛋白质合成的药物中，研究得最多是抗菌素。 稻瘟散,是放线菌的代谢产物，在日本普遍用于防治稻瘟病，此药是与核糖体的大亚基（50S）上的位点结合，从而妨碍了核糖体与氨酰tRNA的结合，致使肽链无法伸长，当然肽链在核糖体上移位也会受到抑制。 春雷霉素，此药主要也是用于防治稻瘟病，但对一些细菌病害也有效，对蛋白质合成的影响是由于抑制氨酰tRNA与核糖体小亚基（30S）的结合，具体地说是抑制核糖体小亚基（

44、30S）与起始物的结合。起始物在真菌中是Met- tRNAm,在细菌中则为fMet- RNAf,前者是由聚（尿苷）-mRNA指挥的聚苯丙氨酸的合成，后者是由聚-(AUG)-mRNA 指挥的氨基酸合成。 47h第47页，共60页。（二）药剂与某些蛋白质结合而严重影响菌的代谢1.苯并咪唑类的作用 苯来特、多菌灵等杀菌剂最致命的杀菌毒性机制是药物分子与细胞分裂时组成纺锤丝的管蛋白相结合，使纺锤丝失去拉动染色体的功能，而严重影响细胞的正常分裂。 2.与呼吸链上辅酶Q结合点的蛋白质结合 如萎锈灵是与辅酶Q结合位点QPs蛋白质结合而起毒性作用的。 二、杀菌剂对蛋白质合成和功能的影响48h第48页，共60页

45、。3.与肌动蛋白丝结合的药剂 肌动蛋白丝（包括管蛋白）是细胞骨架的重要组分。环烃类、二甲酰亚胺类以及某些有机磷剂如甲基立枯磷（tolclofos-methyl）与肌动蛋白丝结合而破坏肌丝功能，致使病菌不能茁芽或孢子不能形成，游动孢子不能游动，出现体细胞分离等毒性症状。 从杀菌剂的毒性影响来看，肌丝对菌的生长有多方面的重要作用：（1）对孢子形成或茁芽的作用，其机制是首先是机动蛋白固着在细胞膜上， 而使肌丝集聚在茁芽起始部位，这种积聚的肌丝会导致一种细胞流的形成，使几丁类物质沉聚在壁上。因此，如果肌动蛋白的固着过程受到干扰，就会有两种后果，即不会茁芽和细胞壁异常、孢子不能形成，也就是说细胞骨架异常

46、。（2）影响游动孢子的游动（藻状菌），这些孢子的游动是依靠微丝的作用。微丝是担负着细胞伸缩的一种非肌肉组织的结构。在许多细胞中，微丝已被鉴定是由肌动蛋白组成，即也是一种肌丝。（3）肌丝功能如果受破坏，也会导致细胞分离，因此有人认为管蛋白也是一种肌丝。二、杀菌剂对蛋白质合成和功能的影响49h第49页，共60页。（三）间接影响蛋白质的合成1.间接的影响 由于蛋白质的合成是一种需能代谢反应，因而对能生成有严重影响的药物一般都有、会间接地影响蛋白质合成。其次蛋白质合成是由DNA调控的，因此对核酸合成或对核功能有明显影响的药物也会间接影响蛋白质的合成。2.环烃类和二甲酰亚胺类化合物的作用 这些杀菌剂是典

47、型会激发脂质过氧化反应的化合物，而脂质过氧化反应也会在内质网膜上进行，因为细胞色素C还原酶常常也分布在这个膜上，而内质网又是核糖体的所在场所，因此这些杀菌剂常常也会影响蛋白质的合成。3.苯并咪唑类的分解产物异硫氰酸丁酯的作用 苯来特是著名的影响细胞有丝分裂的药物，使孢子异形。但是与此同时，在中毒的菌体内也可以观察到蛋白质合成明显受阻，其原因并不是DNA功能受破坏，而是由于其分解产物异硫氰酸丁酯作用的结果，此化合物可以与后蛋白质合成有关的酶体中的SH基反应而破坏其活性二、杀菌剂对蛋白质合成和功能的影响50h第50页，共60页。三、 杀菌剂对脂质（脂肪酸）合成及其功能的干扰（一）异稻瘟净和克瘟散的

48、作用 使病菌细胞壁异形，其原因是由于膜的功能受到破坏，而膜功能受破坏的实质又是膜上的磷脂合成受阻。（二）甾醇抑制剂的作用 甾醇本身也是一种脂质化合物，且这些药剂对其他脂质也有明显影响，特别是游离脂肪酸含量的变化。（三）多果定的作用 多果定的最主要杀菌机制是破坏细胞膜的功能，其原因是由于其分子中的脂溶性很强的侧链溶解于膜上的脂质的合成。（四）环烃类和二甲酰亚胺类的作用 这些药剂会影响细胞膜上脂质的合成，原因是这些药会诱导（或提高）脂质的过氧化反应，这样的过氧化反应会从多方面干扰膜上脂质的合成。 51h第51页，共60页。第五节 无杀菌毒性的药剂一、无杀菌毒性药剂的特点及其作用机理 （一）无杀菌毒

49、性药剂的特点 （二）无杀菌毒性药剂的作用机理二、无杀菌毒性药剂的种类 （一）作用于调节寄主抗病性的类型（作用于寄主保卫系统的类型） （二）直接作用于病菌而削弱致病力的类型（影响致病机制的类型） 52h第52页，共60页。 无杀菌毒性“杀菌”剂（ Nonfungitoxic protectants） ：在喷到植物上可以起到防病的浓度的情况下却对病菌本身没有或几乎没有毒性的杀菌剂。如噻瘟唑、三环唑。 这类杀菌剂可以直接作用于病菌，使其不能侵入植物组织，或不能在植物组织内立足，或虽能立足但不能引起病害的发展；这些药物也可以影响病菌和植物间的反应，使植物提高抗病性。但是要提出的是，在内吸剂中也有个别品

50、种，同时具有杀菌毒力和提高植物抗菌素病力的，例如下面将提到的甲霜灵。53h第53页，共60页。（一）无杀菌毒性药剂的特点 无杀菌毒性药剂优越于传统有杀菌毒性药剂之处是： 1. 具有更高选择性和无杀伤生物的作用，其作用比一般内吸剂更少，是一类非常专一作用的化合物，因此用于植物病害防治对人、非目标生物和环境的危害性甚小，即无公害问题。 2. 这一类药剂中有些是属于诱导寄主植物抗病性的化合物，其使用浓度甚低。而且，这种通过诱导而获得的抗病作物比一般通过育种而获得的抗病品种更能保持原有的优良品质。 3. 用这类药剂诱导而获得的抗病性，可能产生的防御作用要比传统具有杀菌毒性的药剂有更长的持久性。 4.

51、由于这一类药剂对菌没有毒性或没有产生深刻的生化变化而致毒，因而不会出现抗药性问题。 一、无杀菌毒性药剂的特点及其作用机理54h第54页，共60页。（二）无杀菌毒性药剂的作用机理 无杀菌毒性保护剂的防病作用机理有两方面，一是作用于病菌，二是作用于寄主植物。已明确的机理是： 1. 直接阻止病菌侵入植物组织或使其不能在植物组织中定植，如黑色素生物合成抑制剂、角质酶抑制剂等。 2. 通过干扰病菌致病的关键因素（如真菌毒素和酶的活性）达到削弱病菌的致病能力，如苯来特的分解产物之一异氰酸丁酯是一种很强的角质酶抑制剂。 3. 通过诱发或刺激植物特定的抗性机制，或以非特异的方式改变寄主植物的代谢途径，使其降低对病菌的敏感性从而达到控制病害目的。一、无杀菌毒性药剂的特点及其作用机理55h第55页，共60页。二、无杀菌毒性药剂的种类（一）作用于调节寄主抗病性的类型（作用于寄主保卫系统）1.噻瘟唑（probenazole）的作用 是防治稻瘟病的药剂，对水稻白叶枯病有一定的抑制作用，防治这些病害常用浸根处理的方法。该药在培养基中对稻瘟菌丝生长和在玻片上对孢子萌发均无明显毒性，但施在稻株叶鞘上，孢子萌发以及附着胞的形成和穿透对药物