杀虫剂种类及作用机制(一)课件

1、农药学 杀虫剂篇昆虫学系 梁沛植保楼241，Tel: 什么是杀虫剂 (insecticide)？第一节 杀虫剂发展历史与现状YearPesticide1000 BC希腊人燃烧硫磺以除室内跳蚤100 BC罗马人用黎芦控制田鼠900中国人用砷化物防治园林害虫1669西方人开始用硫磺和蜂蜜的混合物诱杀蚂蚁1725在南美鱼藤酮rotenone被用作鱼毒剂1763从烟草中粗提的烟碱nicotine被用于防治害虫1800s除虫菊素pyrethrin首先在亚洲应用1848鱼藤酮开始作为杀虫剂使用1858除虫菊在美国被首次用来防治害虫1 早期的天然杀虫剂第一节 杀虫剂发展历史与现状YearPesticide1

2、867巴黎绿（一种不纯的亚砷酸铜），在美国用于马铃薯甲虫的防治，1900年成为第一个立法的杀虫剂1887氢氰酸被用于昆虫标本馆熏蒸除害1939Paul Mller 发现了DDT的杀虫活性(1874年由Zeidler合成)1940-50有机氯杀虫药剂快速发展和应用，如艾氏剂、狄氏剂等1944Schrader G.合成了对硫磷1950s出现氨基甲酸酯类杀虫剂1963第一个甲脒类杀虫剂杀虫脒（dichlormeform）由Schering, A.G合成，1970s拟除虫菊酯类杀虫剂迅速发展。2 杀虫剂系统科学的研究3 高毒杀虫剂的低毒化改造不对称型 磷酸酯及杂环有机磷的开发：丙硫磷、丙溴磷、毒死蜱、

3、嘧啶氧磷等克百威 丁硫克百威、丙硫克百威；灭多威 硫双灭多威4 结构新颖、高效低毒杀虫剂的开发氯化烟碱类杀虫剂：吡虫啉、啶虫脒等吡啶类杀虫剂：吡蚜酮吡咯类杀虫剂：溴虫腈苯甲酰基脲类：除虫脲、氟啶脲多元大环内脂类：阿维菌素、多杀菌素等 如双酰肼类：虫酰肼、甲氧虫酰肼、呋喃虫酰肼等双酰胺类：氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺、氰虫酰胺第一节 杀虫剂发展历史与现状1970s-今杀虫药剂的发展方向杀生控制高毒低毒/无毒广谱高选择性第二节 杀虫剂的分类进入虫体的方式作用机制化学结构依据：一、作用于神经系统的药剂-神经毒剂胆碱酯酶抑制剂：有机磷酸酯 氨基甲酸酯乙酰胆碱受体抑制剂：烟草碱 巴丹类轴突部位传导抑制剂：有

4、机氯，除虫菊及拟除虫菊酯章鱼胺等突触传导抑制剂：甲脒类（杀虫脒）二、作用于呼吸系统的药剂-SH基酶的抑制剂：无机砷线粒体电子传递抑制剂：鱼藤酮，氢氰酸，硫磺（杀螨）三羧酸循环抑制剂：氟乙酰胺杀虫药剂的分类按作用机制分：三、调控昆虫生长发育的药剂保幼激素类似物、蜕皮激素类似物、几丁质合成抑制剂四、行为控制剂性外激素；报警外激素；引诱剂；驱避剂五、核酸合成抑制剂 化学不育剂杀虫药剂的分类按作用机制分：杀虫药剂的分类按结构分：有机氯类杀虫剂有机磷类杀虫剂氨基甲酸酯类杀虫剂拟除虫菊酯类杀虫剂沙蚕毒素类杀虫剂新烟碱类杀虫剂吡咯、吡唑和吡啶类杀虫剂苯甲酰基脲类和嗪类杀虫剂双酰胺类杀虫剂激素类杀虫剂生物源杀

5、虫剂基因工程杀虫剂3.1 杀虫药剂侵入虫体的途径由口进入，通过消化道：胃毒剂、内吸剂由体壁进入：触杀剂由气门经气管进入：液体触杀剂、油剂、 熏蒸剂 143.2 杀虫药剂对昆虫表皮的穿透影响杀虫药剂到达靶标的因素昆虫表皮的构造表皮构造对药剂穿透的影响杀虫药剂的性质药剂对穿透性的影响溶剂和助剂对药剂穿透的影响152)表皮构造对药剂穿透的影响昆虫表皮的附属物：刺、毛多，可减少药剂与表皮的接触机会，如灯蛾、毒蛾等的幼虫172)表皮构造对药剂穿透的影响昆虫上表皮分泌的蜡层182)表皮构造对药剂穿透的影响昆虫上表皮的性质耐水、强酸，不耐强碱昆虫外表皮的骨化程度昆虫表皮的厚度昆虫不同部位表皮的厚度不同，药剂

6、的穿透能力就不同。气门胸足、腹足节间膜臀足一般表皮19护蜡层角质精层蜡层昆虫表皮的构造203) 杀虫药剂的性质对穿透的影响（1）脂溶性一定范围内与穿透性成正比。（2）药剂的解离度一般与穿透性成反比。如硫酸烟碱的触杀毒性不如烟碱，但二者的注射毒性相似。穿透性药剂的脂溶性21上表皮为脂溶性，内表皮有一定亲水性。一般药剂的区分系数大，其穿透力就大。（3）药剂的区分系数区分系数 Partition coefficient 即药剂在正辛醇与水中的分配系数。22(4) 药剂的表面张力(5) 药剂与昆虫表皮的亲和力3) 杀虫药剂的性质对穿透的影响244)溶剂和助剂对药剂穿透的影响溶剂甲苯、二甲苯、乙苯、丙酮

7、等(2) 助剂乳化剂：非离子乳化剂、阴离子乳化剂渗透剂：促进药剂进入昆虫内部。润湿剂：降低液固表面张力，增加药液对固体表面的接触矿物油作为杀虫剂的应用：253.3 杀虫药剂对卵壳的穿透卵壳卵黄膜几丁质、蜡质层内卵壳蛋白质外卵壳蛋白质、脂肪卵 孔石硫合剂油剂不进入卵内药剂273.4 杀虫药剂对消化道的穿透肠的构造：前、中、后肠药剂能否穿透消化道进入循环系统，主要取决于药剂是否能溶解于消化液中，也就是说，药剂与消化液的酸碱性是否一致。昆虫中肠的pH一般为68左右鳞翅目幼虫中肠一般pH值为910.5 28杀虫药剂穿透运转的三种学说1）药剂表皮血淋巴靶标2）药剂表皮沿蜡层扩散气管系统3）药剂表皮几丁质

8、片层横向扩散 神经末梢神经系统293.5 杀虫药剂在虫体中的分布杀虫药剂表皮消化道血淋巴药剂血浆中的蛋白质随血淋巴循环送到虫体各个组织器官到达靶标部位与蛋白结合贮存30决定杀虫药剂在虫体各组织分布量的因素1.穿透率（Rate of penetration)2.生物转化率（Rate of biotransformation)3.排泄率（Rate of excretion)31杀虫药剂进入昆虫体内后的假想曲线速率时间PD真正起作用的药量，且须对昆虫的致死剂量32杀虫药剂进入昆虫体内后的假想曲线速率时间PAD真正起作用的药量，且须对昆虫的致死剂量33硫代型有机磷药剂的活化PROROSXPROROXO

9、硫代型有机磷氧化型有机磷34小结一种药剂要获得最好的毒性应该是能迅速穿透体壁，很容易地从表皮区分布到淋巴区，然后从血淋巴到神经组织，最好不分布到脂肪、肠、马氏管等组织或器官，因为这些部位经常具有解毒作用。35第四节 与神经毒剂有关的昆虫神经生理现在使用的大多数药剂属神经毒剂神经生理学的生命过程是神经毒剂作用的基础1.昆虫的神经系统中枢神经系统外周神经系统交感神经系统脑腹神经索感觉神经纤维运动神经纤维37神经细胞和突触轴状突树状突神经细胞体突触突触38神经冲动的传导方式1轴突传导信号沿轴状突传导2突触传导信号在神经细胞间传导39静息电位 resting potential定义：指神经膜在静止时，

10、由于膜的选择通透性和离子分布的不均匀，形成的膜外为正膜内为负的跨膜电位差。2.轴突传导静息电位的形成胞外液中，高Na+ ，低K+，Cl-等；胞内液中，低Na+ ，高K+，Cl-和有机阴离子等；Na+不能自由进出，K+可自由进出，因而由内向外扩散，使膜内相对留下较多阴离子，导致膜内外出现电位差。当离子浓度与电场强度形成动态平衡时， K+停止扩散。此时膜内外的电位差称为静息电位。41动作电位及其在轴突上的传导动作电位 action potential一定强度的刺激可使神经细胞膜对Na+的通透性发生改变并在瞬间达到最大值，在电位差和离子浓度的作用下，Na+迅速进入膜内，产生一个向内的电流，使该区域的

11、神经细胞膜电位上升，即产生一个动作电位。动作电位具有明显的阈值，是一个全或无的反应。42几个概念极化 polarization去极化 depolarization超极化 ultra-polarization43动作电位的产生5090 mVNa+平衡电位阈限电位-20mV膜电位K+平衡电位上升阶段去极化下降阶段恢复极化正相超极化负后电位4060 mV神经膜Na+K+outsideInsideK+K+44动作电位产生的四个阶段钠离子通道的活化引起动作电位的上升阶段(去极化); 钾离子通道的活化和钠离子通道的失活引起动作电位的下降阶段（恢复极化）正相(超极化)阶段, K+向膜外不断流出使膜电位实际上

12、比静止电位更负; 负后电位阶段, K+向内流入，实际上比静止电位更正。 45动作电位46动作电位的幅度在一定范围内随刺激强度增强而增大47动作电位的传导Na+通道打开，Na+流入膜内，使该部位的膜去极化，同时产生一个局部电流。该电流又流到膜的下一部位，使新的位点去极化，产生一个动作电位。这种沿轴突的去极化作用的移动，就形成动作电位的传导。+ + + + - - - - - + + + + + + + + - - - - - + + + + - - - - - - - - - - - - （不应区）激活区膜外膜内483.突触传导 synaptic transmission突触synapse：一个

13、神经元与另一个神经元或肌细胞之间传递信息的连接点。输出信息的神经元的轴突形成突触前膜，接受信息的树突形成后膜。前膜与后膜之间的间隙称为突触间隙synaptic cleft，一般为1020nm，有的达2050nm。前膜以囊泡形式释放神经递质，递质通过间隙与后膜上的受体结合，使后膜上也产生一个动作电位，完成突触传导。49突触50Ca2+Ca2+突触间隙2050nm51昆虫神经传递介质乙酰胆碱 (Acetylcholine, ACh)-乙酰胆碱受体L-谷氨酸盐 (L-glutamate)-谷氨酸受体-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA)-GABA受体章鱼胺(Octopami

14、ne, OA)章鱼胺受体52乙酰胆碱受体(AChR) 53乙酰胆碱受体(AChR) 乙酰胆碱与乙酰胆碱受体结合，使受体激活，导致其构象发生改变， Na+离子通道打开，Na+进入膜内，引起突触后膜去极化，在突触后神经元上产生动作电位。 54在昆虫的神经细胞膜上有许多由通道蛋白形成的跨膜小孔，称为离子通道（ion channel）具有高度的选择性和亲水性，只允许适当大小、适当电荷的离子通过大多数离子通道在大部分时间是关闭的，只有在特殊的刺激下，打开的机率才急剧增加，这种现象称为门控（gating），其基础是通道蛋白的构象变化。离子通道Ion channel55离子通道的种类对膜电位特别敏感的电压门

15、控离子通道钠离子通道 Sodium channel钾离子通道 Potassium channel钙离子通道 Calcium channel由配体与膜受体结合后打开的通道，称为配体门控离子通道GABA受体 GABA receptorsL-谷氨酸盐受体 GluCls 乙酰胆碱受体 nAChRs钙离子通道 Calcium channel56钠离子通道模式图575859第五节 主要杀虫剂种类及作用机制有机氯类杀虫剂有机磷类杀虫剂氨基甲酸酯类杀虫剂拟除虫菊酯类杀虫剂沙蚕毒素类杀虫剂新烟碱类杀虫剂吡咯、吡唑和吡啶类杀虫剂苯甲酰基脲类和嗪类杀虫剂双酰胺类杀虫剂激素类杀虫剂生物源杀虫剂基因工程杀虫剂1. 有机

16、氯类杀虫剂Organocholorines，也称氯化烃类代表种类：DDTDichlorodiphenyltrichloroethane1874年由Othmar Zeidler合成1939年由Paul Hermann Mller发现其杀虫活性，并由此获得1948年Nobel Prizein Physiology and MedicineDDT在控制斑疹伤寒和疟疾流行中战功卓著1944-1946 Going west into France, being dusted with DDT at the border control stationsA U.S. soldier is demonstr

17、ating DDT-hand spraying equipment. DDT was used to control the spread of typhus-carrying lice.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

18、fog.July 08, 1945James Heidt, an entomologist, is shown in 1948 spraying DDT to kill mosquitoes in the Miami area.Mobile DDT spraying machine in action. Jan 01, 1952In 1958, The United States National Malaria Eradication Program used an entirely new approach implementing DDT for spraying of mosquitoesMosquitoes control with DDTDDT spraying to farmersDDT spraying in airplaneDDT的禁用由于DDT在环境中的高残留性及在生物体内具有富集性，1973年1月1日，美国环境保护署（EPA)宣布禁止使用；其他国家随后也做出类似规定。1. 有机氯类杀虫剂六六六1825年