第六节-呼吸毒剂的作用机理.ppt

第六节第六节 呼吸毒剂的作用呼吸毒剂的作用(zuyng)机理机理 外呼吸抑制剂：外呼吸抑制剂：起物理起物理(wl)作用的，引起昆虫窒息，作用的，引起昆虫窒息，由于堵塞或覆盖了昆虫气门而不能呼吸，即阻断了昆虫由于堵塞或覆盖了昆虫气门而不能呼吸，即阻断了昆虫气管内的气体与外界空气的交换。气管内的气体与外界空气的交换。内呼吸抑制剂：内呼吸抑制剂：对呼吸酶系的抑制，即内呼吸的抑制，对呼吸酶系的抑制，即内呼吸的抑制，也即抑制了氧化代谢。也即抑制了氧化代谢。多数呼吸毒剂属于后一类，如各种熏蒸毒气、鱼藤酮、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。氟乙酸及其衍生物等。呼吸呼吸(hx)毒剂：毒剂：第一页，共四十四页。呼吸呼吸(hx)生生理理生物氧化的涵义生物氧化的涵义 糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解，产生糖、脂、蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解，产生COCO2 2、H H2 2O O并放出能的作用称生物氧化。生物氧化实际上是需并放出能的作用称生物氧化。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。氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原作用。生物氧化与体生物氧化与体外的化学氧化实质相同外的化学氧化实质相同(xin tn)(xin tn)，即一种物质丢失电子是氧化，即一种物质丢失电子是氧化，得到电子是还原。所不同者，生物氧化是在活细胞内进行，得到电子是还原。所不同者，生物氧化是在活细胞内进行，而且必须在有酶参加和在一定条件（温度和而且必须在有酶参加和在一定条件（温度和pHpH等都不偏高、等都不偏高、偏低）下进行，放出的能主要以偏低）下进行，放出的能主要以ATPATP及肌酸磷酸形式储存及肌酸磷酸形式储存起来供需要时使用。起来供需要时使用。第二页，共四十四页。肌酸磷酸：贮存(zhcn)能量作用的物质，当ATP浓度高时，肌酸就通过酶的催化，直接接受ATP的高能磷酸基团形成磷酸肌酸；反之，磷酸肌酸又将高能磷酸基团转移至腺苷二磷酸(ADP)或ATP。因此它是ATP高能磷酸基团的贮存库。第三页，共四十四页。生物氧化的一般原理生物氧化的一般原理 在生物氧化过程中代谢物质（糖、脂、氨基酸等）首先在生物氧化过程中代谢物质（糖、脂、氨基酸等）首先(shuxin)(shuxin)经经脱氢酶催化脱氢，脱出的氢一般须经一或以上的递氢体沿呼吸链的一定脱氢酶催化脱氢，脱出的氢一般须经一或以上的递氢体沿呼吸链的一定方向传递。当氢被传到细胞色素方向传递。当氢被传到细胞色素b b时，时，2 2个氢（个氢（2H2H）放出）放出2 2个电子（个电子（2e2e-），），其本身变为质子（其本身变为质子（H H+）暂留溶液中，电子则通过细胞色素体系传到分）暂留溶液中，电子则通过细胞色素体系传到分子氧。此时氧化酶的金属离子将电子传给分子氧，使之激活变为离子子氧。此时氧化酶的金属离子将电子传给分子氧，使之激活变为离子O O2-2-，2H2H+与与O O2-2-结合成水。在氢与电子传递过程中，有三处放出能量，放结合成水。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出的能量通过氧化磷酸化作用产生ATPATP。氧化磷酸化是指在生物氧化过程中伴随着氧化磷酸化是指在生物氧化过程中伴随着ATPATP生成的作用。具体说，就生成的作用。具体说，就是代谢物被氧化释放的电子通过一系列电子递体从是代谢物被氧化释放的电子通过一系列电子递体从NADHNADH或或FADH2FADH2传到传到O2O2并伴并伴随将随将ADPADP磷酸化产生磷酸化产生ATPATP的过程。的过程。第四页，共四十四页。细胞细胞(xbo)“燃烧燃烧”一分子葡萄糖产生多少一分子葡萄糖产生多少ATP？葡萄糖中大约葡萄糖中大约葡萄糖中大约葡萄糖中大约(dyu)(dyu)40%-50%40%-50%的的的的能量被转化储存在能量被转化储存在能量被转化储存在能量被转化储存在ATPATP中，而汽车发中，而汽车发中，而汽车发中，而汽车发动机只有动机只有动机只有动机只有15%-15%-25%25%转化为动能，转化为动能，转化为动能，转化为动能，细胞呼吸的产能效细胞呼吸的产能效细胞呼吸的产能效细胞呼吸的产能效率高。率高。率高。率高。第五页，共四十四页。电子传递系统是由电子传递系统是由NADNAD或或NADPNADP、FMNFMN或或FADFAD，辅酶，辅酶Q Q和多种细胞色素和多种细胞色素所组成，它们都是可逆的氧化还原所组成，它们都是可逆的氧化还原(hun yun)(hun yun)系统。氧化型递体接受氢系统。氧化型递体接受氢原子或电子后变为还原原子或电子后变为还原(hun yun)(hun yun)型、还原型、还原(hun yun)(hun yun)型递体失去氢或电型递体失去氢或电子又变为氧化型。细胞色素只传递电子，其余递体可递氢亦可递电子，子又变为氧化型。细胞色素只传递电子，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。生物生物(shngw)(shngw)氧化的一般原理氧化的一般原理第六页，共四十四页。三羧酸循环的每一步都有特殊的酶催化三羧酸循环的每一步都有特殊的酶催化(cu hu)(cu hu)。与。与毒理有关的酶有：毒理有关的酶有：从柠檬酸由乌头酸酶催化形成乌头酸，从柠檬酸由乌头酸酶催化形成乌头酸，转而再形成异柠檬酸的过程；由琥珀酰辅酶转而再形成异柠檬酸的过程；由琥珀酰辅酶A A形成形成-酮戊酮戊二酸的二酸的-酮戊二酸去氢酶。酮戊二酸去氢酶。呼吸链和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共呼吸链和三羧酸循环同样重要，因为它是所有物质共同呼吸过程。在糖解和三羧酸循环的多个过程中，同呼吸过程。在糖解和三羧酸循环的多个过程中，NAD+NAD+辅因子还原为辅因子还原为NADHNADH，琥珀酸盐（或酯）脱氢酶与黄素，琥珀酸盐（或酯）脱氢酶与黄素（FADFAD）相结合也还原为）相结合也还原为FADHFADH2 2，这两个辅因子通过呼吸链，这两个辅因子通过呼吸链携带电子传送而构成氧化携带电子传送而构成氧化-还原，质子最终传送到氧，将还原，质子最终传送到氧，将氧还原为水。氧还原为水。第七页，共四十四页。第八页，共四十四页。1 作用于三羧酸循环作用于三羧酸循环(xnhun)的呼吸毒剂的呼吸毒剂 1.1 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 1.2 亚砷酸盐类亚砷酸盐类2 作用于呼吸链的呼吸毒剂作用于呼吸链的呼吸毒剂 2.1在在NAD+与辅酶与辅酶Q之间起作用的抑制剂之间起作用的抑制剂 2.2 琥珀酸氧化作用抑制剂琥珀酸氧化作用抑制剂 2.3 在在Cytb及及CytCl之间起作用的抑制剂之间起作用的抑制剂 2.4 细胞色素细胞色素C氧化酶的抑制剂氧化酶的抑制剂3 氧化磷酸化作用的抑制剂（解偶联剂）氧化磷酸化作用的抑制剂（解偶联剂）3.1 二硝基苯酚类二硝基苯酚类 3.2 吡咯类化合物吡咯类化合物4 能量转移系统（磷酸化作用）抑制剂能量转移系统（磷酸化作用）抑制剂内内呼呼吸吸(hx)抑抑制制剂剂：第九页，共四十四页。1 作用作用(zuyng)于三羧酸循环的呼吸毒剂于三羧酸循环的呼吸毒剂1.1 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 该类化合物都是在水解转变成氟乙酸后，与乙酰该类化合物都是在水解转变成氟乙酸后，与乙酰辅酶辅酶A结合形成一个复合物，然后与草酰乙酸结合，形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成氟柠檬酸而抑制了乌头(w tu)酸酶（酸酶（aconitase）,使柠使柠檬酸不能转变为异柠檬酸，因而阻断了三羧酸循环。檬酸不能转变为异柠檬酸，因而阻断了三羧酸循环。第十页，共四十四页。1.2 亚砷酸盐类亚砷酸盐类 该该类类化化合合物物主主要要是是抑抑制制(yzh)-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶，使使得得酮酮戊戊二二酸酸积积累累而而影影响响三三羧羧酸酸循循环环，更更重重要要的的是是由由于于影影响响氨基酸的相互转化而造成其他代谢的混乱。氨基酸的相互转化而造成其他代谢的混乱。1 作用于三羧酸作用于三羧酸(su sun)循环的呼吸毒剂循环的呼吸毒剂第十一页，共四十四页。CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头顺乌头(w tu)酸酸酶酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮酮戊二酸脱戊二酸脱氢氢酶酶复合体复合体琥珀琥珀(h p)酰酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶氟乙酸氟乙酸亚砷酸盐类亚砷酸盐类第十二页，共四十四页。2 作用作用(zuyng)于呼吸链的呼吸毒剂于呼吸链的呼吸毒剂 对呼吸链起作用对呼吸链起作用(zuyng)的呼吸毒剂可以分为四大类：的呼吸毒剂可以分为四大类：2.1 2.1 在在NADNAD+与辅酶与辅酶Q Q之间起作用之间起作用(zuyng)(zuyng)的抑制剂的抑制剂 主要有鱼藤酮及杀粉蝶素主要有鱼藤酮及杀粉蝶素A A及及B B。第十三页，共四十四页。2.1.1 2.1.1 鱼藤酮鱼藤酮 鱼藤对鱼藤对l5l5个目，个目，137137科的科的800800多种害虫具有一定的防治效多种害虫具有一定的防治效果，作用谱广，尤其对蚜螨类害虫效果突出。果，作用谱广，尤其对蚜螨类害虫效果突出。鱼藤酮的作用方式鱼藤酮的作用方式:触杀、胃毒作用、拒食、生长发育触杀、胃毒作用、拒食、生长发育抑制作用；抑制作用；抑制抑制(yzh)(yzh)某些病菌孢子的萌发和生长，或阻止病菌侵入某些病菌孢子的萌发和生长，或阻止病菌侵入植株植株 第十四页，共四十四页。作用机理：作用机理：早期的研究表明鱼藤酮的作用机制主要是影响昆虫的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，主要是与呼吸作用，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。鱼藤酮使害虫细胞的电子传递链受到抑制，从发生作用。鱼藤酮使害虫细胞的电子传递链受到抑制，从而降低生物体内的而降低生物体内的ATPATP水平，最终水平，最终(zu zhn(zu zhn)使害虫得不到能使害虫得不到能量供应，然后行动迟滞、麻痹而缓慢死亡。量供应，然后行动迟滞、麻痹而缓慢死亡。2.1.1 2.1.1 鱼藤酮鱼藤酮第十五页，共四十四页。2.1.1 2.1.1 鱼藤酮鱼藤酮 作为与吡啶核苷酸（作为与吡啶核苷酸（NADNAD）相联系的氧化酶（相联系的氧化酶（L-L-谷氨酸氧谷氨酸氧化化酶酶）的的特特异异性性抑抑制制剂剂，切切断断了了呼呼吸吸链链上上NADNAD+与与辅辅酶酶Q Q之之间间的的联联系系。谷谷氨氨酸酸在在脑脑的的功功能能中中极极为为重重要要，并并且且它它是是呼呼吸吸过过程程中中大大脑脑中中唯唯一一氧氧化化的的氨氨基基酸酸。因因作作用用于于呼呼吸吸酶酶而而抑抑制制了了L-L-谷谷氨氨酸酸的的氧氧化化作作用用。谷谷氨氨酸酸氧氧化化作作用用的的抑抑制制乃乃是是杀杀死死昆昆虫虫的的主主要要原原因因。鱼鱼藤藤酮酮中中毒毒的的试试虫虫表表现现出出活活动动迟迟滞滞，随随后后昏昏迷迷、死死亡亡的症状，类似的症状，类似(li s)(li s)于神经毒剂，只是没有兴奋期。于神经毒剂，只是没有兴奋期。第十六页，共四十四页。2.1.1 2.1.1 鱼藤酮鱼藤酮 另外，鱼藤酮对许多生物细胞线粒体中的反丁烯二另外，鱼藤酮对许多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具有酸还原酶、甘露醇合成酶丁二酸等都具有(jyu)(jyu)一定的抑一定的抑制作用。制作用。鱼藤酮还可干扰菜粉蝶的正常生长发育，蜕皮异常鱼藤酮还可干扰菜粉蝶的正常生长发育，蜕皮异常及畸形虫，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。降低所致。第十七页，共四十四页。鱼藤酮还可抑制细胞中纺锤体微管的组装，并在体外证明鱼藤酮还可抑制细胞中纺锤体微管的组装，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式联接在微管抑制微管的形成，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。从遗传学的角度来看，纺锤体形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裂，从而可推论鱼藤酮可能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通过(tnggu)(tnggu)这一途径影响虫体的生长。此外，鱼藤酮处理菜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，使总蛋白的量降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。低，体壁蛋白的变化必定影响体壁结构。2.1.1 2.1.1 鱼藤酮鱼藤酮第十八页，共四十四页。许多化合物，包括抗生素及麻醉剂许多化合物，包括抗生素及麻醉剂 放线菌素放线菌素A A 某些某些(mu xi)(mu xi)昆虫的毒素昆虫的毒素2.1.2 2.1.2 杀粉蝶杀粉蝶(fndi)(fndi)素素 2.2 2.2 琥珀酸氧化作用抑制剂琥珀酸氧化作用抑制剂 在杀虫药剂中较少。滴滴涕在高浓度时有作用在杀虫药剂中较少。滴滴涕在高浓度时有作用(zuyng)(zuyng)。放线菌素放线菌素A A也是该酶的抑制剂。也是该酶的抑制剂。2.3 2.3 在在CytbCytb及及CytCCytCl l之间起作用的抑制剂之间起作用的抑制剂2.1 2.1 在在NADNAD+与辅酶与辅酶Q Q之间起作用的抑制剂之间起作用的抑制剂第十九页，共四十四页。2.4 细胞细胞(xbo)色素色素C氧化酶的抑制剂氧化酶的抑制剂 细细胞胞色色素素(s(s s)s)C C氧氧化化酶酶为为一一外外周周蛋蛋白白，位位于于线线粒粒体体内内膜膜的的外外侧侧，其其辅辅基基是是血血红红素素，血血红红素素通通过过共共价价键键与与酶酶蛋蛋白白相相联联。细细胞胞色色素素(s(s s)s)C C氧氧化化酶酶是是末末端端氧氧化化酶酶，它它的的抑抑制制使使呼呼吸吸链链在在末末端端阻阻断断，结结果果使使所所有有在在呼呼吸吸链链中中的的化化合合物物都都处处于于还还原原态态。多多数数抑抑制制剂剂是是与与细细胞胞色色素素(s(s s)s)C C氧氧化化酶酶的的血血红红素素部部分分发发生生化化学学结结合合而而产生抑制作用。产生抑制作用。第二十页，共四十四页。HCNHCNHCNHCN等熏蒸毒气和有机硫氰酸酯等熏蒸毒气和有机硫氰酸酯等熏蒸毒气和有机硫氰酸酯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类化合物的作用实际上是释放类化合物的作用实际上是释放类化合物的作用实际上是释放出出出出HCNHCNHCNHCN，CN-CN-CN-CN-与血红素侧链上的与血红素侧链上的与血红素侧链上的与血红素侧链上的甲酰基起反应，而抑制了分子甲酰基起反应，而抑制了分子甲酰基起反应，而抑制了分子甲酰基起反应，而抑制了分子氧与血红素的结合，导致氧与血红素的结合，导致氧与血红素的结合，导致氧与血红素的结合，导致(dozh)(dozh)(dozh)(dozh)死亡。死亡。死亡。死亡。Structure of cyt c&cyt c1第二十一页，共四十四页。2.4 细胞细胞(xbo)色素色素C氧化酶的抑制剂氧化酶的抑制剂但但Boveris等认为氢氰酸抑制昆虫呼吸传递链中的细胞色素等认为氢氰酸抑制昆虫呼吸传递链中的细胞色素(s s)氧化酶后，能阻断电子由氧化酶后，能阻断电子由NADH脱氢酶向氧的传递，使氧脱氢酶向氧的传递，使氧气不能被还原，导致线粒体产生气不能被还原，导致线粒体产生0-，0-可被可被SOD(超氧化物歧化超氧化物歧化酶酶)歧化成过氧化氢，从线粒体释放出来。当过氧化氢积累歧化成过氧化氢，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产生细胞毒性而引起昆虫的死亡。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。第二十二页，共四十四页。2.4 细胞细胞(xbo)色素色素C氧化酶的抑制剂氧化酶的抑制剂 磷化氢：磷化氢：磷化氢在有氧的条件下，先形成一个氧化物，然后再和细磷化氢在有氧的条件下，先形成一个氧化物，然后再和细胞色素胞色素C C氧化酶的氧化中心氧化酶的氧化中心(zhngxn)(zhngxn)起作用。磷化氢对细胞色素起作用。磷化氢对细胞色素氧化酶的抑制作用一直被认为是磷化氢对昆虫致死的主要原因。氧化酶的抑制作用一直被认为是磷化氢对昆虫致死的主要原因。第二十三页，共四十四页。但在体外磷化氢对细胞色素氧化酶活力有明显抑制作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。用，而体内几乎没有任何抑制作用。所以：磷化氢的作用机制之一是由于磷化氢抑制昆虫线粒体所以：磷化氢的作用机制之一是由于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，产生了而在呼吸过程中使氧气不能被还原，产生了0 0-，0 0-又被又被SODSOD歧化歧化为过氧化氢，当昆虫对磷化氢吸收较少时，过氧化氢可及为过氧化氢，当昆虫对磷化氢吸收较少时，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，但如果昆虫对磷化氢吸收量较多，产生的过氧可逆毒害，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化氢酶和过氧化物酶及时地完全消除，过化氢不能被过氧化氢酶和过氧化物酶及时地完全消除，过氧化氢就在昆虫体内积累，达到氧化氢就在昆虫体内积累，达到(d do)(d do)一定程度时便对昆虫一定程度时便对昆虫产生细胞毒性而引起细胞死亡。产生细胞毒性而引起细胞死亡。磷化氢：磷化氢：第二十四页，共四十四页。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氰化物氰化物CO安密妥安密妥 安密妥安密妥 第二十五页，共四十四页。3 氧化氧化(ynghu)磷酸化作用的抑制剂（解偶联剂）磷酸化作用的抑制剂（解偶联剂）氧化磷酸化是与呼吸链相偶联的，任何作用于呼吸链的氧化磷酸化是与呼吸链相偶联的，任何作用于呼吸链的毒剂均会影响毒剂均会影响(yngxing)(yngxing)到氧化磷酸化作用。二硝基酚类和溴虫到氧化磷酸化作用。二硝基酚类和溴虫腈可以携带腈可以携带H H往返于线粒体膜两侧而消除往返于线粒体膜两侧而消除H H弄浓度差故其作用弄浓度差故其作用机理就是解除氧化磷酸化的耦联过程。机理就是解除氧化磷酸化的耦联过程。第二十六页，共四十四页。氧化(ynghu)(ynghu)磷酸化的偶联机理 化学渗透假说化学渗透假说 (chemiosmotic hypothesis)19611961年由年由年由年由Peter MitchellPeter Mitchell提出提出提出提出(t ch)(t ch)(t ch)(t ch)。电电电电子子子子经经经经呼呼呼呼吸吸吸吸链链链链传传传传递递递递时时时时，可可可可将将将将质质质质子子子子（HH+）从从从从线线线线粒粒粒粒体体体体内内内内膜膜膜膜的的的的基基基基质质质质侧侧侧侧泵泵泵泵到到到到内内内内膜膜膜膜胞胞胞胞浆浆浆浆侧侧侧侧，产产产产生生生生膜膜膜膜内内内内外外外外质质质质子子子子电电电电化化化化学学学学梯梯梯梯度度度度储储储储存存存存能能能能量量量量。当当当当质质质质子顺浓度梯度回流时驱动子顺浓度梯度回流时驱动子顺浓度梯度回流时驱动子顺浓度梯度回流时驱动ADPADP与与与与PiPi生成生成生成生成ATPATP。第二十七页，共四十四页。F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质基质(j zh)侧侧+-化学化学(huxu)渗透假说详细示意图渗透假说详细示意图第二十八页，共四十四页。解偶联蛋白作用解偶联蛋白作用(zuyng)机制（棕色脂肪组织线粒体）机制（棕色脂肪组织线粒体）F F0 0 F F1 1 Cyt cQ胞液侧胞液侧 基质基质(j zh)侧侧 解偶联解偶联 蛋白蛋白(dnbi)热能热能 H+H+ADP+Pi ATP 第二十九页，共四十四页。3.1 二硝基苯酚类二硝基苯酚类 二硝基苯酚二硝基苯酚(bn fn)(bn fn)类的多种杀螨剂（敌类的多种杀螨剂（敌螨普、敌螨死、地乐消）均为氧化磷酸螨普、敌螨死、地乐消）均为氧化磷酸化的解偶联剂。其作用机理为：使呼吸化的解偶联剂。其作用机理为：使呼吸链和氧化磷酸化不能偶联起来，电子可链和氧化磷酸化不能偶联起来，电子可以传递，但不能生产以传递，但不能生产ATP。五氯苯酚。五氯苯酚(bn(bn fn)fn)也属于这一类。有些带硝基苯的有机也属于这一类。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磷类杀虫剂、滴滴涕及杀虫脒等在高浓度时也有一定作用。度时也有一定作用。第三十页，共四十四页。2,4-二硝基苯酚的解偶联作用二硝基苯酚的解偶联作用(zuyng)(zuyng)NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+线线粒粒体体内内膜膜内内外外第三十一页，共四十四页。3.2 3.2 吡咯类化合物吡咯类化合物 链霉菌链霉菌(mjn)(mjn)属真菌属真菌Streptomyces fumanusStreptomyces fumanus 双氧吡咯霉素（双氧吡咯霉素（dioxapyrrolomycindioxapyrrolomycin）溴虫腈溴虫腈（chlorfenapyr,CL303,630chlorfenapyr,CL303,630）低毒、高效、广谱，具有胃毒和一定的触杀作用及内吸活性，低毒、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。对钻蛀、刺吸和咀嚼式害虫以及螨类的且在作物上有中等持效。对钻蛀、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，且与其它杀虫剂无交互抗性，对防效优异，具有新的作用方式，且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，是一个极具特色的高效杀虫杀抗性害虫防效卓越，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。螨剂新品种。溴虫腈属中毒农药。第三十二页，共四十四页。作用机理作用机理(j l)(j l)：溴虫腈是一个呼吸作用抑制剂，为氧化磷溴虫腈是一个呼吸作用抑制剂，为氧化磷酸化解偶联剂，主要作用于昆虫细胞线粒体膜而阻断质子酸化解偶联剂，主要作用于昆虫细胞线粒体膜而阻断质子穿过线粒体膜，使线粒体产生穿过线粒体膜，使线粒体产生ATPATP的能力减弱，导致细胞受的能力减弱，导致细胞受损，最终死亡。损，最终死亡。进一步研究表明，溴虫腈实际上是在昆虫进一步研究表明，溴虫腈实际上是在昆虫体内被微粒体氧化酶和谷胱甘肽转移酶氧化代谢为毒力更体内被微粒体氧化酶和谷胱甘肽转移酶氧化代谢为毒力更高的化合物而起作用的。高的化合物而起作用的。3.2 3.2 吡咯吡咯(blu)(blu)类化合物类化合物第三十三页，共四十四页。化合物前体亲脂性强，但跨膜运输时酸性不够，因化合物前体亲脂性强，但跨膜运输时酸性不够，因此此(ync)在昆虫体内代谢成酸性较强的产物。在昆虫体内代谢成酸性较强的产物。第三十四页，共四十四页。溴虫腈的解偶联作用溴虫腈的解偶联作用(zuyng)(zuyng)H+线线粒粒体体内内膜膜内内外外第三十五页，共四十四页。氧化磷酸化抑制剂（氧化磷酸化抑制剂（oxidative phosphory-lation inhibitor）主要是指直接作用于线粒体）主要是指直接作用于线粒体F F0 0F Fl lATPATP合酶复合合酶复合体中的体中的FlFl组分而抑制组分而抑制ATPATP合成合成(hchng)(hchng)的一类化合物。寡霉素的一类化合物。寡霉素（oligomycinoligomycin）是这类抑制剂的一个重要例子，它与）是这类抑制剂的一个重要例子，它与F F0 0的一的一个亚基结合而抑制个亚基结合而抑制FlFl；另一个例子是；另一个例子是双环己基碳二亚胺双环己基碳二亚胺（dicyclohexylcarbodiimide，DCC），它阻断），它阻断F F0 0的质子通道。的质子通道。4 能量转移系统能量转移系统(xtng)（磷酸化作用）抑制剂（磷酸化作用）抑制剂第三十六页，共四十四页。l头部含头部含5 5种不同的亚基种不同的亚基（3 3、3 3、1 1、1 1 、1 1 ）lOSCPOSCP是能量转换通道是能量转换通道lF F0 0与线粒体电子传递系与线粒体电子传递系统连接（质子通道）统连接（质子通道）第三十七页，共四十四页。1979年Boyer.P提出构象(u xin)(u xin)耦连假说 事实上将事实上将事实上将事实上将HH+渗透学说与构想耦联假说综合渗透学说与构想耦联假说综合渗透学说与构想耦联假说综合渗透学说与构想耦联假说综合(zngh)(zngh)起来可完整地起来可完整地起来可完整地起来可完整地理解氧化磷酸化原理。理解氧化磷酸化原理。理解氧化磷酸化原理。理解氧化磷酸化原理。1.ATP1.ATP酶利用质子动力势发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化酶利用质子动力势发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化酶利用质子动力势发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化酶利用质子动力势发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化ADPADP与与与与PiPi形成形成形成形成ATPATP；2.F12.F1具有三个催化位点。在特定时间其催化位点构象不同（具有三个催化位点。在特定时间其催化位点构象不同（具有三个催化位点。在特定时间其催化位点构象不同（具有三个催化位点。在特定时间其催化位点构象不同（L L、T T、OO），与核苷酸的亲和力不同；），与核苷酸的亲和力不同；），与核苷酸的亲和力不同；），与核苷酸的亲和力不同；3.3.质子通过质子通过质子通过质子通过F0F0时，引起时，引起时，引起时，引起C C亚基构成的环旋转，带动亚基构成的环旋转，带动亚基构成的环旋转，带动亚基构成的环旋转，带动亚基旋转。因亚基旋转。因亚基旋转。因亚基旋转。因其不对称性故引起其不对称性故引起其不对称性故引起其不对称性故引起三个亚基三个亚基三个亚基三个亚基3 3 3 3个催化位点构象的周期性改个催化位点构象的周期性改个催化位点构象的周期性改个催化位点构象的周期性改变变变变（L L、T T、OO），不断将），不断将），不断将），不断将ADPADP和和和和PiPi加合在一起形成加合在一起形成加合在一起形成加合在一起形成ATPATP。第三十八页，共四十四页。ATPase ATPase的旋转催化模型：的旋转催化模型：的旋转催化模型：的旋转催化模型：质子质子(zhz)(zhz)跨膜运动推动跨膜运动推动FoFo的的a a亚基绕亚基绕C12C12的转动的转动第三十九页，共四十四页。第四十页，共四十四页。结合变化结合变化(binhu)机制机制（binding-change mechanism）O：开放形式，对底物亲和力极低：开放形式，对底物亲和力极低L：与底物结合：与底物结合(jih)松弛，无催化能力松弛，无催化能力T：与底物结合紧密，有催化活性：与底物结合紧密，有催化活性第四十一页，共四十四页。ATP4-F0 F1 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 腺苷酸腺苷酸转运蛋白转运蛋白磷酸磷酸转运蛋白转运蛋白 ADP3-H2PO4-ATP4-3H+3H+H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-每分子分子ATP在线粒体中生成并转运在线粒体中生成并转运(zhun yn)到胞浆需到胞浆需4个个H回流进入线粒体基质中。回流进入线粒体基质中。第四十二页，共四十四页。寡霉素寡霉素(oligomycin)可阻止可阻止可阻止可阻止(z(zzhzh)质子从质子从质子从质子从F F0 0质子通道回流，抑制质子通道回流，抑制ATP生成生成ATP合酶结构合酶结构(jigu)模式图模式图第四十三页，共四十四页。内容(nirng)总结第六节 呼吸毒剂的作用机理(j l)。主要有鱼藤酮及杀粉蝶素A及B。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。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。二硝基酚类和溴虫腈可以携带H往返于线粒体膜两侧而消除H弄浓度差故其作用机理(j l)就是解除氧化磷酸化的耦联过程。溴虫腈（chlorfenapyr,CL303,630）。可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成第四十四页，共四十四页。