农药毒理学：第二章第四节 呼吸毒剂的作用机理

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1、第四节第四节 呼吸毒剂的作用机理呼吸毒剂的作用机理1. 呼吸毒剂2. 呼吸生理3. 内呼吸抑制剂 第二章第二章 杀虫剂的作用方式与机理杀虫剂的作用方式与机理 第四节第四节 呼吸毒剂的作用机理呼吸毒剂的作用机理a)a) 外呼吸抑制剂：外呼吸抑制剂：起物理起物理作用，作用，引起昆虫窒息引起昆虫窒息，堵塞堵塞或或覆盖气门覆盖气门而不能呼吸而不能呼吸，阻断昆虫，阻断昆虫气管气管内的气体与外界空气的交换。内的气体与外界空气的交换。b)b) 内呼吸抑制剂：内呼吸抑制剂：对呼吸酶系的抑制，即内呼对呼吸酶系的抑制，即内呼吸的抑制，也即吸的抑制，也即抑制了氧化代谢抑制了氧化代谢。 多数呼吸毒剂属于后一类，如各种

2、熏蒸毒气、鱼多数呼吸毒剂属于后一类，如各种熏蒸毒气、鱼藤酮、氟乙酸及其衍生物等。藤酮、氟乙酸及其衍生物等。 1. 呼吸毒剂：呼吸毒剂：2. 呼吸生理呼吸生理q 生物氧化的涵义生物氧化的涵义生物生物的一切活动（包括内部的脏器活动和各种合成作的一切活动（包括内部的脏器活动和各种合成作用以及个体的生活活动）皆需要能。能的来源为糖、用以及个体的生活活动）皆需要能。能的来源为糖、脂、蛋白质在体内的氧化。脂、蛋白质在体内的氧化。糖、脂、蛋白质等有机物糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解，产生质在活细胞内氧化分解，产生COCO2 2、H H2 2O O并放出能的作用并放出能的作用称称生物氧化生物氧化。

3、生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原作用。的一系列氧化还原作用。生物氧化与体外的化学氧化，实质相同，生物氧化与体外的化学氧化，实质相同，即一种物质即一种物质丢失电子是氧化丢失电子是氧化，得到电子是还原。所不同者，生，得到电子是还原。所不同者，生物氧化是在活细胞内进行物氧化是在活细胞内进行，必须有，必须有酶参加和在一定条酶参加和在一定条件（温度和件（温度和pHpH等都不偏高、偏低）下进行，放出的能等都不偏高、偏低）下进行，放出的能主要以主要以ATPATP形式储存起来，供需要时使用。形式储存起来，供需要时使用。q 生物氧化的一般原理生物氧化的一般原

4、理代谢物代谢物分子中的氢如何脱出分子中的氢如何脱出？脱出脱出的氢如何能与分子氧结合成水并释放能量？的氢如何能与分子氧结合成水并释放能量？代谢代谢物质（糖、物质（糖、脂、氨基酸等）脂、氨基酸等）脱脱氢氢脱氢酶脱氢酶递氢体递氢体呼吸链定呼吸链定向向传递传递 细胞色素细胞色素b b2 2个氢（个氢（2H2H）放出）放出2 2个电子（个电子（2e2e- -）质子（质子（H H+ +）, ,暂留溶液中暂留溶液中e e- - 通过细胞色通过细胞色素体系传到分素体系传到分子氧子氧激活变为激活变为离子离子O O2-2-2H2H+ +与与O O2-2-结合成水结合成水 在氢与电子传递过程中，有三处放出能量，放出

5、的能在氢与电子传递过程中，有三处放出能量，放出的能量通过氧化磷酸化作用产生量通过氧化磷酸化作用产生ATP。 生物氧化产生的能不是直接被利用的，而是暂时存生物氧化产生的能不是直接被利用的，而是暂时存在高能化合物在高能化合物ATPATP中，然后再由中，然后再由ATPATP释放出来。这一释放出来。这一过程涉及到氧化和磷酸化，这两个过程的配合即为过程涉及到氧化和磷酸化，这两个过程的配合即为氧化磷酸化氧化磷酸化。 氧化磷酸化是指物质在生物体内氧化时释放的能量供氧化磷酸化是指物质在生物体内氧化时释放的能量供给给ADPADP与无机磷合成与无机磷合成ATPATP的偶联反应。的偶联反应。i.e. i.e. 代谢

6、物被氧化释放的电子通过一系列电子递体从代谢物被氧化释放的电子通过一系列电子递体从NADHNADH或或FADHFADH2 2传到传到O O2 2并伴随将并伴随将ADPADP磷酸化产生磷酸化产生ATPATP的过程。的过程。 传递系统是由传递系统是由NADNAD或或NADPNADP（脱氢酶的辅酶脱氢酶的辅酶）、FMN FMN ( (黄黄素单核苷酸素单核苷酸) )或或FADFAD( (黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸) )，辅酶，辅酶Q Q和多和多种细胞色素所组成种细胞色素所组成 传递系统传递系统为为可逆可逆的氧化还原系统。氧化型递体接受氢的氧化还原系统。氧化型递体接受氢原子或电子后变为还原型、还

7、原型递体失去氢或电子原子或电子后变为还原型、还原型递体失去氢或电子又变为氧化型。又变为氧化型。 细胞色素只传递电子细胞色素只传递电子，其余递体可递氢亦可递电子，其余递体可递氢亦可递电子， 整个体系又称电子传递体系或呼吸链。整个体系又称电子传递体系或呼吸链。q 生物氧化中关键酶生物氧化中关键酶糖、蛋白和脂肪等通过一定糖、蛋白和脂肪等通过一定的初步代谢而进入三羧酸循环。的初步代谢而进入三羧酸循环。以以NADNAD为辅酶的脱氢酶催化为辅酶的脱氢酶催化代谢物质脱氢后代谢物质脱氢后NADNAD被还原为被还原为NADHNADH，同时生成一个，同时生成一个H H。NADHNADH把它的两个电子和一个把它的两

8、个电子和一个质子传递给黄素单核苷酸质子传递给黄素单核苷酸（FMNFMN），从而开始了呼吸链电），从而开始了呼吸链电子传递过程。子传递过程。q 生物氧化中关键酶生物氧化中关键酶 呼吸链呼吸链: : 和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同呼吸过程。呼吸过程。 呼吸链上的重要的氧化还原系成分是呼吸链上的重要的氧化还原系成分是： 1)1) NADNAD或或NADP NADP ( (吡啶核苷酸相连的脱氢酶的辅酶吡啶核苷酸相连的脱氢酶的辅酶) )；NAD: NAD: 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸, , NicotinamideNicotinamid

9、e adenine adenine dinucleotide, dinucleotide, 简称简称 “ “辅酶辅酶”。是一种基本的氧化还原辅酶。是一种基本的氧化还原辅酶。NADHNADH不能直接为分子态氧所氧化，但能通过不能直接为分子态氧所氧化，但能通过NADHNADH脱氢酶的作用进脱氢酶的作用进行脱氢变成行脱氢变成NAD+NAD+。在。在260260纳米处具有最大紫外吸收光谱，通过各种纳米处具有最大紫外吸收光谱，通过各种脱氨酶，从底物中接受一个氢原子和一个电子，变成还原型。脱氨酶，从底物中接受一个氢原子和一个电子，变成还原型。呼吸链及其重要酶呼吸链及其重要酶: 呼吸链呼吸链: : 和三羧酸

10、循环同样重要，因为它是所有物质共同和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同呼吸过程。呼吸过程。 呼吸链上的重要的氧化还原系成分是呼吸链上的重要的氧化还原系成分是： 1)1) NADNAD或或NADP NADP ( (吡啶核苷酸相连的脱氢酶的辅酶吡啶核苷酸相连的脱氢酶的辅酶) )；NADP:NADP: 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸, , NicotinamideNicotinamide adenine adenine dinucleotide phosphate, dinucleotide phosphate, 简称简称 “ “辅酶辅酶”。是一种极为重要。是一种极为重要的核

11、苷酸类辅酶。是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（的核苷酸类辅酶。是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADNAD）中与腺嘌呤）中与腺嘌呤相连的核糖环系相连的核糖环系2-2-位的磷酸化衍生物。位的磷酸化衍生物。呼吸链及其重要酶呼吸链及其重要酶: 呼吸链呼吸链: : 和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同呼吸过程。呼吸过程。呼吸链及其重要酶呼吸链及其重要酶:2 2）FADFAD（黄素腺嘌呤二核苷酸，（黄素腺嘌呤二核苷酸，flavinflavin adenine dinucleotideadenine dinucleotide），），活性型维生素活性型维生素B2B2，是体内核黄

12、素的活性型是体内核黄素的活性型, ,作为某些氧化还原酶作为某些氧化还原酶的辅基的辅基, ,广泛参与体内多种氧化脱氢反应广泛参与体内多种氧化脱氢反应, , 在在生物生物FMNFMN（黄素单核苷酸，（黄素单核苷酸，Flavin mononucleotide Flavin mononucleotide ）与黄素相连的）与黄素相连的酶的辅基；酶的辅基；对生物氧化过程的电子传递有作用对生物氧化过程的电子传递有作用。氧化系统中起传递氢的作用氧化系统中起传递氢的作用。其氧化型和还原型分别简写为。其氧化型和还原型分别简写为FADFAD和和FADH2FADH2。 呼吸链呼吸链: : 和三羧酸循环同样重要，因为它

13、是所有物质共同和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同呼吸过程。呼吸过程。3 3）细胞色素细胞色素，是一类以铁卟啉（或血红素）作为辅基的，是一类以铁卟啉（或血红素）作为辅基的电子传电子传递蛋白递蛋白，广泛参与动、植物，酵母以及好氧菌、厌氧光合菌等的，广泛参与动、植物，酵母以及好氧菌、厌氧光合菌等的氧化还原反应。氧化还原反应。细胞色素作为电子载体细胞色素作为电子载体传递电子的方式是通过其血红素辅基中铁传递电子的方式是通过其血红素辅基中铁原子的还原态原子的还原态(Fe2+)(Fe2+)和氧化态（弤）之间的可逆变化和氧化态（弤）之间的可逆变化。细胞色素可根据血红素辅基的不同结构细胞色素可根据血红素

14、辅基的不同结构, , 分为分为a a、b b、c c和和d d类。类。a a类类细胞色素的细胞色素的吸收带位于吸收带位于598598605605纳米；纳米；b b类的最大类的最大吸收带在吸收带在556556564564纳米纳米;c;c类在类在550550555555纳米；纳米；d d类为类为600600620620纳米之间。纳米之间。呼吸链及其重要酶呼吸链及其重要酶: 吡啶核苷酸相连的脱氢酶以吡啶核苷酸相连的脱氢酶以NADNAD或或NADPNADP为辅酶，为辅酶，以以NADNAD为为辅酶的脱氢酶催化代谢物质脱氢后辅酶的脱氢酶催化代谢物质脱氢后NADNAD被还原为被还原为NADHNADH，同时生

15、成，同时生成一个一个H H。NADHNADH是介于三羧酸循环和线粒体内膜之间的主要媒介物。是介于三羧酸循环和线粒体内膜之间的主要媒介物。NADHNADH把它的两个电子和一个质子传递给黄素单核苷酸（把它的两个电子和一个质子传递给黄素单核苷酸（FMNFMN），），从而开始了呼吸链电子传递过程。从而开始了呼吸链电子传递过程。 黄素相连的脱氢酶作为呼吸链的主要组分黄素相连的脱氢酶作为呼吸链的主要组分，常见的有两种：，常见的有两种：以黄素单核苷酸（以黄素单核苷酸（FMNFMN）为辅基的）为辅基的NADHNADH脱氢酶脱氢酶和以黄素腺嘌呤二和以黄素腺嘌呤二核苷酸（核苷酸（FADFAD）为辅基的）为辅基的琥

16、珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶。FMNFMN和和 FADFAD分子中可以进分子中可以进行加氢和脱氢反应，是传递两个氢原子的传递体。行加氢和脱氢反应，是传递两个氢原子的传递体。呼吸链重要酶的作用呼吸链重要酶的作用: 从从柠檬酸由柠檬酸由乌头酸酶乌头酸酶催化形催化形成乌头酸，转而再形成异柠成乌头酸，转而再形成异柠檬酸的过程；檬酸的过程； 由琥珀酰辅酶由琥珀酰辅酶A A形成形成-酮酮戊二酸的戊二酸的-酮戊二酸去氢酮戊二酸去氢酶酶。 q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶n 三羧酸循环中与毒理有关的酶：呼吸链中，电子传递链由复合体呼吸链中，电子传递链由复合体组成，每个组成，每个复合体都有可能受呼吸毒剂的影响。复合体

17、都有可能受呼吸毒剂的影响。呼吸链中与毒理有关的酶呼吸链中与毒理有关的酶: 呼吸链中，电子传递链由复合体呼吸链中，电子传递链由复合体组成，组成，每个复合体都有可能受呼吸毒剂的影响。每个复合体都有可能受呼吸毒剂的影响。n 呼吸链中与毒理有关的酶呼吸链中与毒理有关的酶: 1)1) 铁硫蛋白：铁硫蛋白： 电子传递电子传递组分组分，其分子中，其分子中含非血红素铁含非血红素铁和和对酸不稳定对酸不稳定的硫的硫，常见的有，常见的有FeFe2 2S S2 2和和FeFe4 4S S4 4的铁硫蛋白。的铁硫蛋白。 通过通过FeFe2+2+FeFe3+3+互变进行电子传递，这些蛋白成簇排列，互变进行电子传递，这些蛋

18、白成簇排列，又称为又称为铁硫簇铁硫簇。2)2) 辅酶辅酶Q Q：一种苯醌衍生物一种苯醌衍生物，具有氧化型、还原型和介，具有氧化型、还原型和介于二者之间的自由基半醌于二者之间的自由基半醌3 3种状态，为种状态，为氢原子氢原子的载体。的载体。 n 呼吸链中与毒理有关的酶呼吸链中与毒理有关的酶:q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶3)3) 细胞色素细胞色素 是一类特征性蛋白，分子中是一类特征性蛋白，分子中含有血红素铁含有血红素铁， 以共价形式与蛋白结合，并以氧化态以共价形式与蛋白结合，并以氧化态FeFe3+3+与还原态与还原态FeFe2+2+的形式发挥其电子传递体的作用。的形式发挥其电子传递体的作用。

19、呼吸链中的细胞色素蛋白有呼吸链中的细胞色素蛋白有5 5类，即细胞色素类，即细胞色素a a、a3a3、b b、c c、c1c1。 通过细胞色素中通过细胞色素中FeFe可逆地被氧化还原，最终将电子可逆地被氧化还原，最终将电子传递给氧，生成氧离子，与传递给氧，生成氧离子，与2H2H结合成结合成H H2 2O O。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶n 呼吸链中与毒理有关的酶呼吸链中与毒理有关的酶:4)4)复合物复合物（ NADH NADH脱氢酶：脱氢酶：NADH-NADH-CoQCoQ还原酶还原酶） 是最复杂的酶系是最复杂的酶系，至少有，至少有2525条多肽链条多肽链组成，含有黄素单组成，含有黄素单核苷

20、酸（核苷酸（FMNFMN）和至少）和至少6 68 8个铁硫蛋白个铁硫蛋白。 分子量为分子量为850kDa850kDa左右，以左右，以二聚体二聚体形式存在。形式存在。 可被分解为水溶性黄素蛋白、水溶性铁硫蛋白和不溶于可被分解为水溶性黄素蛋白、水溶性铁硫蛋白和不溶于水的部分（含磷脂、铁及对酸不稳定的硫）。水的部分（含磷脂、铁及对酸不稳定的硫）。 其作用是其作用是催化催化NADHNADH的的2 2个电子传递至辅酶个电子传递至辅酶Q Q。能使质子移。能使质子移位从基质侧面移至细胞质侧面，位从基质侧面移至细胞质侧面，故也是质子移位体故也是质子移位体。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶5)5) 复合物复合物

21、（琥珀酸（琥珀酸CoQCoQ还原酶：还原酶：琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶）至少有至少有4 4条多肽链组成。条多肽链组成。含有黄素腺嘌呤二核苷酸含有黄素腺嘌呤二核苷酸（FADFAD）、）、2 2个铁硫蛋白、个铁硫蛋白、1 1个细胞色素个细胞色素b b。分子量约为分子量约为140 140 kDakDa。其作用其作用是是催化电子从琥珀酸通过催化电子从琥珀酸通过FADFAD和铁硫蛋白传和铁硫蛋白传递给辅酶递给辅酶Q Q，和复合物，和复合物相反。相反。复合物复合物不能使质子跨膜移位。不能使质子跨膜移位。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶6 6）复合物）复合物（CoQCoQ细胞色素细胞色素c c还原还原酶：酶：

22、细胞色细胞色素素bc1bc1） 一般一般有有9 9条多肽链条多肽链组成，以二聚体形式存在组成，以二聚体形式存在，约约500kDa500kDa。 每个每个单体包含两个细胞色素单体包含两个细胞色素b b、一个细胞色素、一个细胞色素c1c1和和一个铁硫蛋白一个铁硫蛋白。 其其作用作用是是催化电子从辅酶催化电子从辅酶Q Q传给细胞色素传给细胞色素c c，同时发，同时发生质子的跨膜转移，故也称为质子移位体。生质子的跨膜转移，故也称为质子移位体。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶7 7）复合物）复合物（细胞色素细胞色素c c氧化酶氧化酶）每个每个单位至少由单位至少由9 91313条多肽链组成，包含两个细条多

23、肽链组成，包含两个细胞色素（胞色素（a a，a3a3）和）和2 2个铜原子，以二聚体形式存在。个铜原子，以二聚体形式存在。二聚体的分子量约为二聚体的分子量约为300 300 kDakDa。其其作用作用是是将从细胞色素将从细胞色素c c接受的电子传递给氧。它接受的电子传递给氧。它横跨线粒体内膜，突出于内膜两侧表面。横跨线粒体内膜，突出于内膜两侧表面。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶8 8）复合物）复合物（ATPATP合成酶）合成酶）：ATPATP合成酶是一个多组分的复合体，一般认为由水溶合成酶是一个多组分的复合体，一般认为由水溶性蛋白性蛋白F1F1和疏水性蛋白和疏水性蛋白F0F0所组成所组成。在

24、在呼吸链中有呼吸链中有3 3个部位是能量释放和个部位是能量释放和ATPATP形成的耦联形成的耦联部位部位。部位。部位在在NADHNADH和辅酶和辅酶Q Q之间；部位之间；部位在细胞色在细胞色素素b b和细胞色素和细胞色素c c之间；部位之间；部位在细胞色素在细胞色素a a和氧之间。和氧之间。q 与毒理有关的酶与毒理有关的酶1 1）作用于三羧酸循环的呼吸毒剂）作用于三羧酸循环的呼吸毒剂 氟乙酸、氟乙酰胺、氯乙酰苯胺等氟乙酸、氟乙酰胺、氯乙酰苯胺等 亚砷酸盐类亚砷酸盐类2 2）作用于呼吸链的呼吸毒剂）作用于呼吸链的呼吸毒剂 在在NADNAD+ +与辅酶与辅酶Q Q之间起作用抑制剂（复合体之间起作用

25、抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 琥珀酸氧化作用抑制剂（复合体琥珀酸氧化作用抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 在在CytbCytb及及CytCCytCl l之间起作用抑制剂（复合体之间起作用抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 细胞色素细胞色素C C氧化酶的抑制剂（复合体氧化酶的抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 3. 内呼吸抑制剂：内呼吸抑制剂：1）作用于三羧酸循环的呼吸毒剂作用于三羧酸循环的呼吸毒剂 氟乙酸、氟乙酰胺、氟乙酸、氟乙酰胺、氯乙酰苯胺等氯乙酰苯胺等机理：阻断了三羧酸循环机理：阻断了三羧酸循环。该类化合物-水解转变成

26、氟乙酸后，与乙酰辅酶A结合形成一个复合物，然后与草酰乙酸结合，形成氟柠檬酸而抑制了乌头酸酶, 使柠檬酸不能转变为异柠檬酸，因而阻断了三羧酸循环。 亚砷酸盐类亚砷酸盐类机理：阻断了三羧酸循环机理：阻断了三羧酸循环。该类化合物主要是该类化合物主要是抑制抑制-酮戊二酮戊二酸脱氢酶，使得酮戊二酸积累酸脱氢酶，使得酮戊二酸积累而而影响三羧酸循环影响三羧酸循环，1）作用于三羧酸循环的呼吸毒剂作用于三羧酸循环的呼吸毒剂更重要的是由于影响氨基酸的相互转化而造成其他代谢的混乱。2）作用于呼吸链的呼吸毒剂作用于呼吸链的呼吸毒剂 在在NAD+与辅酶与辅酶Q之间起作用抑制剂之间起作用抑制剂 (复合体复合体抑制抑制剂剂

27、)主要有主要有鱼藤酮鱼藤酮及及杀粉蝶素杀粉蝶素A A及及B B。早期的研究表明鱼藤酮的作用机制主要是影响昆虫的呼早期的研究表明鱼藤酮的作用机制主要是影响昆虫的呼吸作用，吸作用，主要是与主要是与NADHNADH脱氢酶与辅酶脱氢酶与辅酶Q Q之间的某一成分之间的某一成分发生作用。发生作用。 鱼藤酮使害虫细胞的电子传递链受到抑制，从而降低鱼藤酮使害虫细胞的电子传递链受到抑制，从而降低生物体内的生物体内的ATPATP水平，水平，最终使害虫得不到能量供应，然最终使害虫得不到能量供应，然后行动迟滞、麻痹而缓慢死亡。后行动迟滞、麻痹而缓慢死亡。 2）作用于呼吸链的呼吸毒剂作用于呼吸链的呼吸毒剂 鱼藤对鱼藤对

28、1515个目，个目，137137科的科的800800多种害虫具有一多种害虫具有一定的防治效果，作用谱广，尤其对定的防治效果，作用谱广，尤其对蚜螨类蚜螨类害害虫效果突出。虫效果突出。 鱼藤酮的作用方式鱼藤酮的作用方式: : 触杀、胃毒作用、拒食、触杀、胃毒作用、拒食、生长发育抑制生长发育抑制作用；作用； 抑制某些抑制某些病菌孢子的萌发和生长病菌孢子的萌发和生长，或阻止病，或阻止病菌侵入植株菌侵入植株 （1 1）鱼藤酮）鱼藤酮图17 鱼藤酮对家蝇和粘虫的致毒症状A 死亡，示排泄异常、足异常；B 痉挛，示尾部上翘；C 昏迷，静卧不动ABC 可可明显地分为痉挛、昏迷和死亡三个时期明显地分为痉挛、昏迷和

29、死亡三个时期。 痉挛痉挛期试虫仅表现出轻微的抽搐，且持续时间较长期试虫仅表现出轻微的抽搐，且持续时间较长， 昏迷昏迷期试虫无特殊的症状期试虫无特殊的症状， 而而死亡试虫的体躯则极度皱缩死亡试虫的体躯则极度皱缩。可能可能鱼藤酮还对昆虫的蜕皮有一定的影响，如棉蚜的鱼藤酮还对昆虫的蜕皮有一定的影响，如棉蚜的正常蜕皮受阻正常蜕皮受阻。 鱼藤酮的致毒症状鱼藤酮的致毒症状 a) L- a) L-谷氨酸氧化酶特异抑制剂谷氨酸氧化酶特异抑制剂 切断了呼吸链上切断了呼吸链上NADNAD+ +与辅酶与辅酶Q Q之间的联系，而抑之间的联系，而抑制了制了L-L-谷氨酸的氧化作用。谷氨酸的氧化作用。 谷氨酸在脑的功能谷

30、氨酸在脑的功能中极为重要，并且它是呼吸过程中大脑中唯一中极为重要，并且它是呼吸过程中大脑中唯一氧化的氨基酸。氧化的氨基酸。谷氨酸氧化作用的抑制乃是杀谷氨酸氧化作用的抑制乃是杀死昆虫的主要原因。死昆虫的主要原因。 鱼藤酮中毒的试虫表现出活动迟滞，随后昏迷、鱼藤酮中毒的试虫表现出活动迟滞，随后昏迷、死亡的症状，类似于神经毒剂，只是没有兴奋死亡的症状，类似于神经毒剂，只是没有兴奋期。期。 鱼藤酮鱼藤酮- -作用机理作用机理b)b) 鱼藤酮对许多鱼藤酮对许多生物细胞线粒体中的反丁烯生物细胞线粒体中的反丁烯二酸还原酶、甘露醇合成酶丁二酸等都二酸还原酶、甘露醇合成酶丁二酸等都具有一定的抑制作用具有一定的抑

31、制作用。c)c) 鱼藤酮还可鱼藤酮还可干扰菜粉蝶的正常生长发育干扰菜粉蝶的正常生长发育，蜕，蜕皮异常及畸形虫，可能是由于鱼藤酮抑制了皮异常及畸形虫，可能是由于鱼藤酮抑制了呼吸作用而使能量降低所致。呼吸作用而使能量降低所致。 鱼藤酮鱼藤酮- -作用机理作用机理d)d) 鱼藤酮还可抑制细胞中纺锤体微管的组装，鱼藤酮还可抑制细胞中纺锤体微管的组装，并并在体外证明抑制微管的形成，推测鱼藤酮是以一种可逆的方在体外证明抑制微管的形成，推测鱼藤酮是以一种可逆的方式联接在微管蛋白上而抑制了微管的形成。从遗传学的角度式联接在微管蛋白上而抑制了微管的形成。从遗传学的角度来看，纺锤体形成受到抑制必然影响细胞的正常分

32、裂，从而来看，纺锤体形成受到抑制必然影响细胞的正常分裂，从而可推论鱼藤酮可能通过这一途径影响虫体的生长。此外，鱼可推论鱼藤酮可能通过这一途径影响虫体的生长。此外，鱼藤酮处理菜粉蝶幼虫会使虫体体壁蛋白质组成发生改变，使藤酮处理菜粉蝶幼虫会使虫体体壁蛋白质组成发生改变，使总蛋白的量降低，体壁蛋白的变化必定影响体壁结构。总蛋白的量降低，体壁蛋白的变化必定影响体壁结构。 纺锤体微管向细胞内部侵入, 与染色体的着丝点结合. 鱼藤酮鱼藤酮- -作用机理作用机理（2 2）杀粉蝶素）杀粉蝶素 番荔枝番荔枝, , annononannonon和和 neoannoninneoannonin; ; 巴婆巴婆，巴婆素

33、，巴婆素 ( (TrilobacinTrilobacin) )。在。在高浓度下，使电子传高浓度下，使电子传递链在递链在NADHNADH和辅酶和辅酶Q Q之间被抑制之间被抑制。但这种抑制作用与鱼。但这种抑制作用与鱼藤酮的抑制作用不同。藤酮的抑制作用不同。吡螨酯、吡螨胺吡螨酯、吡螨胺等，均作用于呼吸链上的复合体等，均作用于呼吸链上的复合体；陶氏益农陶氏益农，喹螨醚喹螨醚也作用于呼吸链上的复合体也作用于呼吸链上的复合体；哒嗪酮哒嗪酮化合物化合物哒螨灵哒螨灵也作用于呼吸链上的复合体也作用于呼吸链上的复合体。番荔枝番荔枝Litchi在杀虫药剂中较少。在杀虫药剂中较少。滴滴涕滴滴涕在高浓度时有作用。放线在

34、高浓度时有作用。放线菌素菌素A A也是该酶的抑制剂。也是该酶的抑制剂。 琥珀酸氧化作用抑制剂（复合体琥珀酸氧化作用抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂） 在在CytbCytb及及CytClCytCl之间起作用抑制剂（复合体之间起作用抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂）许多许多化合物，包括抗生素及化合物，包括抗生素及麻醉剂、放线菌素麻醉剂、放线菌素A A、某、某些些昆虫的毒素昆虫的毒素Cytb是一类以铁卟啉为辅基的色蛋白，其主要功能是通过铁的是一类以铁卟啉为辅基的色蛋白，其主要功能是通过铁的化合价的互变传递电子。化合价的互变传递电子。CytClCytCl- -细胞色素细胞色素C C氧化酶氧化酶2）作用于呼吸链

35、的呼吸毒剂作用于呼吸链的呼吸毒剂 细胞色素细胞色素C C氧化酶为一氧化酶为一外周蛋白外周蛋白，位于线粒体内，位于线粒体内膜的外侧，其辅基是血红素，血红素通过共价膜的外侧，其辅基是血红素，血红素通过共价键与酶蛋白相联。键与酶蛋白相联。细胞色素细胞色素C C氧化酶是末端氧化氧化酶是末端氧化酶，它的抑制使呼吸链在末端阻断酶，它的抑制使呼吸链在末端阻断，结果使所，结果使所有在呼吸链中的化合物都处于还原态有在呼吸链中的化合物都处于还原态。 细胞色素细胞色素C C氧化酶的抑制剂（复合体氧化酶的抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂）2）作用于呼吸链的呼吸毒剂作用于呼吸链的呼吸毒剂 多数抑制剂是与细胞色多数抑制剂是与

36、细胞色素素C C氧化酶的血红素部分氧化酶的血红素部分发生化学结合而产生抑发生化学结合而产生抑制作用。制作用。HCN等熏蒸毒气和有机硫氰酸酯类化合物的作用实等熏蒸毒气和有机硫氰酸酯类化合物的作用实际上是释放出际上是释放出HCN，CN-与血红素侧链上的甲酰基起与血红素侧链上的甲酰基起反应，而抑制了分子氧与血红素的结合，导致死亡。反应，而抑制了分子氧与血红素的结合，导致死亡。但但Boveris等认为等认为氢氰酸抑制昆虫呼吸传递链中的细氢氰酸抑制昆虫呼吸传递链中的细胞色素氧化酶胞色素氧化酶后，能后，能阻断电子由阻断电子由NADH脱氢酶向氧的脱氢酶向氧的传递，使氧气不能被还原传递，使氧气不能被还原，导致

37、线粒体产生，导致线粒体产生0-，0-可可被被SOD(超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶)歧化成过氧化氢，从线粒体歧化成过氧化氢，从线粒体释放出来。当过氧化氢积累到一定程度时就会对昆虫释放出来。当过氧化氢积累到一定程度时就会对昆虫产生细胞毒性而引起昆虫的死亡。产生细胞毒性而引起昆虫的死亡。HCN：氰化氢标准状态下为液体。氰化氢易在空气：氰化氢标准状态下为液体。氰化氢易在空气中均匀弥散，在空气中可燃烧中均匀弥散，在空气中可燃烧 磷化氢：磷化氢： 磷化磷化氢在有氧的条件下，先形成一个氧化物，氢在有氧的条件下，先形成一个氧化物，然后再和细胞色素然后再和细胞色素C C氧化酶的氧化中心起作用氧化酶的氧化中心起作

38、用。 磷化磷化氢对细胞色素氧化酶的抑制作用氢对细胞色素氧化酶的抑制作用一直被一直被认为是磷化氢对认为是磷化氢对昆虫致死昆虫致死的主要原因。的主要原因。 但在体外磷化氢对细胞色素氧化酶活力有明显抑制但在体外磷化氢对细胞色素氧化酶活力有明显抑制作用，而体内几乎没有任何抑制作用。作用，而体内几乎没有任何抑制作用。 所以：所以：磷化氢的作用机制之一是由于磷化氢的作用机制之一是由于磷化氢抑制磷化氢抑制昆虫线粒体而在呼吸过程中使氧气不能被还原昆虫线粒体而在呼吸过程中使氧气不能被还原，产生了产生了0 0- -，0 0- -又被又被SODSOD歧化为过氧化氢，歧化为过氧化氢，当昆虫对当昆虫对磷化氢吸收较少时，

39、过氧化氢可及时被过氧化氢酶和过磷化氢吸收较少时，过氧化氢可及时被过氧化氢酶和过氧化物酶所消除，不会对昆虫造成不可逆毒害，但如果氧化物酶所消除，不会对昆虫造成不可逆毒害，但如果昆虫对磷化氢吸收量较多，产生的过氧化氢不能被过氧昆虫对磷化氢吸收量较多，产生的过氧化氢不能被过氧化氢酶和过氧化物酶及时地完全消除，过氧化氢就在昆化氢酶和过氧化物酶及时地完全消除，过氧化氢就在昆虫体内积累，达到一定程度时便对昆虫产生细胞毒性而虫体内积累，达到一定程度时便对昆虫产生细胞毒性而引起细胞死亡。引起细胞死亡。 （与氢氰酸的作用一样）（与氢氰酸的作用一样）磷化氢：磷化氢：氧化磷酸化是与呼吸链相偶联的氧化磷酸化是与呼吸链

40、相偶联的，任何作用于呼吸链，任何作用于呼吸链的毒剂均会影响到氧化磷酸化作用的毒剂均会影响到氧化磷酸化作用, i.e. , i.e. 解偶联解偶联剂剂。二硝基酚类和溴虫腈携带。二硝基酚类和溴虫腈携带H H往返线粒体膜两侧而往返线粒体膜两侧而消除消除H H浓度差浓度差- - 解除磷酸化的偶联。解除磷酸化的偶联。 氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂）（1 1）二硝基苯酚类）二硝基苯酚类 二二硝基苯酚类的多种硝基苯酚类的多种杀螨剂杀螨剂（敌螨普、敌螨（敌螨普、敌螨死、地乐消）均为氧化磷酸化的解偶联剂死、地乐消）均为氧化磷酸化的解偶联剂。 其其作用机理为作用机理为

41、：使呼吸链和氧化磷酸化不能使呼吸链和氧化磷酸化不能偶联起来，电子可以传递，但不能生产偶联起来，电子可以传递，但不能生产ATPATP。五氯苯酚也属于这一类。有些带硝基苯的有五氯苯酚也属于这一类。有些带硝基苯的有机磷类杀虫剂、滴滴涕及杀虫脒等在高浓度机磷类杀虫剂、滴滴涕及杀虫脒等在高浓度时也有一定作用。时也有一定作用。 氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体氧化磷酸化作用的抑制剂（复合体抑制剂）抑制剂）（2 2）吡咯类化合物）吡咯类化合物 链霉菌属真菌链霉菌属真菌Streptomyces Streptomyces fumanusfumanus 双氧吡咯霉素（双氧吡咯霉素（dioxapyrrolomycin

42、dioxapyrrolomycin） 溴虫腈溴虫腈（chlorfenapyr,CL303,630chlorfenapyr,CL303,630）低低毒、高效、广谱，具有胃毒和一定的触杀作用及毒、高效、广谱，具有胃毒和一定的触杀作用及内吸活性，且在作物上有中等持效内吸活性，且在作物上有中等持效。对对钻蛀、刺吸和咀嚼式害虫以及螨类的防效优异，钻蛀、刺吸和咀嚼式害虫以及螨类的防效优异，具有新的作用方式，且具有新的作用方式，且与其它杀虫剂无交互抗性与其它杀虫剂无交互抗性，对抗性害虫防效卓越，对作物安全，是一个极具特对抗性害虫防效卓越，对作物安全，是一个极具特色的高效杀虫杀螨剂新品种。溴虫腈属中毒农药。色

43、的高效杀虫杀螨剂新品种。溴虫腈属中毒农药。 作用机理：作用机理：溴溴虫腈是一个呼吸作用抑制剂，为虫腈是一个呼吸作用抑制剂，为氧化磷酸化解偶氧化磷酸化解偶联剂联剂，主要，主要作用于昆虫细胞线粒体膜而阻断质作用于昆虫细胞线粒体膜而阻断质子穿过线粒体膜，使线粒体产生子穿过线粒体膜，使线粒体产生ATPATP的能力减的能力减弱弱，导致细胞受损，最终死亡。，导致细胞受损，最终死亡。进一步进一步研究表明，溴虫清实际上是在昆虫研究表明，溴虫清实际上是在昆虫体在体在被被微粒体微粒体氧化酶的作用下氧化酶的作用下，经脱，经脱N-N-烷基后变成烷基后变成N-HN-H吡咯吡咯，而而N-HN-H吡吡咯对氧化磷酸化的抑制作

44、用大大地强于溴虫腈咯对氧化磷酸化的抑制作用大大地强于溴虫腈。 （2 2）吡咯类化合物）吡咯类化合物 （4 4）有机锡类化合物）有机锡类化合物丁丁布：布：在高浓度下可作用于呼吸链，抑制电子从在高浓度下可作用于呼吸链，抑制电子从NADHNADH和琥珀酸到和琥珀酸到O O2 2的传递；在低浓度下，可作用于的传递；在低浓度下，可作用于 ATPATP酶酶复合体，从而抑制复合体，从而抑制 ATPATP酶的合成。酶的合成。巴巴婆素婆素虽然在高浓度下在虽然在高浓度下在NADHNADH和辅酶和辅酶Q Q之间抑制呼吸链之间抑制呼吸链的电子传递，但在低浓度下却抑制的电子传递，但在低浓度下却抑制ATPATP酶的活性。酶的活性。（3 3）硫脲类杀虫剂）硫脲类杀虫剂 丁醚脲丁醚脲本身无生物活性本身无生物活性，只有当它，只有当它转变为碳二转变为碳二亚胺才有活性亚胺才有活性。碳二亚胺是。碳二亚胺是线粒体呼吸链复合线粒体呼吸链复合物物（ATPATP合成酶）合成酶）的抑制剂。的抑制剂。Questions？