第三部分杀虫剂毒理学课件.ppt
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1、第三部分杀虫剂毒理学第1页,此课件共59页哦 第三章第三章 杀虫剂毒理学杀虫剂毒理学 第2页,此课件共59页哦引言引言一、概念一、概念主要是研究杀虫剂化合物分子与昆虫体内生物分子之间的主要是研究杀虫剂化合物分子与昆虫体内生物分子之间的相互作用,即杀虫剂杀虫的机理,昆虫中毒机理。相互作用,即杀虫剂杀虫的机理,昆虫中毒机理。第3页,此课件共59页哦二、杀虫剂历史概况二、杀虫剂历史概况:(一)低效杀虫剂时期(一)低效杀虫剂时期(19451945年)年)植物性杀虫剂:烟草、除虫菊、鱼藤酮植物性杀虫剂:烟草、除虫菊、鱼藤酮 无机杀虫剂:硫酸铜、砷酸钙、硫磺、磷化钙、氟硅酸钙无机杀虫剂:硫酸铜、砷酸钙、硫
2、磺、磷化钙、氟硅酸钙 特点:用量大,杀虫作用单一特点:用量大,杀虫作用单一(二)高效杀虫剂时期(二)高效杀虫剂时期(2020世纪世纪4040年代年代6060年代)年代)有机合成的杀虫剂有机合成的杀虫剂OPOP,OClOCl,CarbCarb特点:用量减少,杀虫谱广特点:用量减少,杀虫谱广(三)超高效杀虫剂时期(三)超高效杀虫剂时期(19601960)由于有害生物的抗性,人们愈来愈关注农药对环境的污染问题。以由于有害生物的抗性,人们愈来愈关注农药对环境的污染问题。以PyPy杀虫剂为主,单杀虫剂为主,单位面积用量大大降低。位面积用量大大降低。特点:用量少,杀虫谱广,高效,低毒,低残留特点:用量少,
3、杀虫谱广,高效,低毒,低残留(四)特异性杀虫剂或(四)特异性杀虫剂或“非杀生剂非杀生剂”杀虫剂时期杀虫剂时期模拟合成昆虫内外分泌物,使害虫生长发育受阻而致死,对昆虫的化蛹、变态、模拟合成昆虫内外分泌物,使害虫生长发育受阻而致死,对昆虫的化蛹、变态、生殖、发育的调节,干扰昆虫生长发育繁殖过程。生殖、发育的调节,干扰昆虫生长发育繁殖过程。第4页,此课件共59页哦三、发展趋势三、发展趋势:超高效,无毒,无污染农药超高效,无毒,无污染农药 超高效:效果提高几十倍上百倍。超高效:效果提高几十倍上百倍。无毒:一般此类化合物的口服无毒:一般此类化合物的口服LD501000mg/kgLD501000mg/kg
4、,无慢性毒性,无,无慢性毒性,无致畸,致癌,致突变致畸,致癌,致突变无污染:在自然界中易降解,对地下水安全,因为超高效,用量低,无污染:在自然界中易降解,对地下水安全,因为超高效,用量低,不污染环境。超高效农药的出现,使农药的使用量降低不污染环境。超高效农药的出现,使农药的使用量降低10g/hm210g/hm2,甚至更少。这样少基本上对环境无污染。甚至更少。这样少基本上对环境无污染。这也是人类对环保提出的较高的要求,像这也是人类对环保提出的较高的要求,像OPOP、OClOCl品种逐步在淘汰,正品种逐步在淘汰,正在走下坡路,取而代之的是超高效的杂环和惆杂环的杀虫剂。但淘汰在走下坡路,取而代之的是
5、超高效的杂环和惆杂环的杀虫剂。但淘汰是逐步的,农药将发生大的变革。是逐步的,农药将发生大的变革。第5页,此课件共59页哦 第一节:杀虫剂进入昆虫体内的途径第一节:杀虫剂进入昆虫体内的途径1 1、从口腔进入、从口腔进入(咀嚼式或刺吸式口器害虫)胃毒剂或内吸剂(咀嚼式或刺吸式口器害虫)胃毒剂或内吸剂前提是昆虫对药剂不产生忌避、拒食作用。通过昆虫的取食活动。前提是昆虫对药剂不产生忌避、拒食作用。通过昆虫的取食活动。药剂由口腔进入虫体发挥胃毒作用。药剂由口腔进入虫体发挥胃毒作用。在害虫取食时,将药剂吞进消化道或吮吸带药剂的汁液进入消化道,然后穿透消化道壁在害虫取食时,将药剂吞进消化道或吮吸带药剂的汁液
6、进入消化道,然后穿透消化道壁进入休腔,被虫体吸收而引起中毒,具有这种功能的药剂属于胃毒剂。进入休腔,被虫体吸收而引起中毒,具有这种功能的药剂属于胃毒剂。而发挥胃毒作用的药剂必须具备两个条件,首先是能被害虫吞食,其次是能被害虫吸收而发挥胃毒作用的药剂必须具备两个条件,首先是能被害虫吞食,其次是能被害虫吸收.第6页,此课件共59页哦2 2、从体壁进入是一条重要的途径、从体壁进入是一条重要的途径昆虫比表面积表面积昆虫比表面积表面积/体积体积体壁是以触杀作用为主的杀虫剂进入昆虫体内的重要屏障。现在使用杀虫剂大多是体壁是以触杀作用为主的杀虫剂进入昆虫体内的重要屏障。现在使用杀虫剂大多是触杀剂,由于昆虫体
7、积小,相对表面积大,体壁接触药剂的机会多。因此与从触杀剂,由于昆虫体积小,相对表面积大,体壁接触药剂的机会多。因此与从口腔、气门相比较,药剂从体壁侵入虫体是重要的途径。口腔、气门相比较,药剂从体壁侵入虫体是重要的途径。关键是杀虫剂能否在昆虫体壁湿润、展布;杀虫剂必须具有一定的脂溶性,以关键是杀虫剂能否在昆虫体壁湿润、展布;杀虫剂必须具有一定的脂溶性,以穿透亲脂疏水的上表皮。穿透亲脂疏水的上表皮。第7页,此课件共59页哦凡是能穿透体壁侵入虫体的药剂称为触杀剂凡是能穿透体壁侵入虫体的药剂称为触杀剂。虽然昆虫体壁整个被硬化的表皮所包围但由于表皮构造并不完全一样,如节间膜、触角、足的基部及一些昆虫的翅
8、都是一些未经骨化的薄膜组织,药剂很容易侵入。另外,昆虫的附节、触角等感觉器集中的部位、药剂容易侵入。药剂浸入体壁的部位越靠近脑或体神经节时,越易使昆虫中毒.第8页,此课件共59页哦3 3、从气门进入、从气门进入 气门气门呼吸系统呼吸系统血液血液靶标部位;靶标部位;敌敌畏挥发的气体是由气门进入虫体的气管系统敌敌畏挥发的气体是由气门进入虫体的气管系统.绝大多数农业昆虫的呼吸系统是由气门和气管系统组成,昆虫的气管系统绝大多数农业昆虫的呼吸系统是由气门和气管系统组成,昆虫的气管系统是由外胚层细胞内陷而成,与表皮具有同样的构造,气门是体壁内陷时气管是由外胚层细胞内陷而成,与表皮具有同样的构造,气门是体壁
9、内陷时气管的开口。气体药剂可在昆虫呼吸时随空气进入气管系统到微气管而产生毒性。的开口。气体药剂可在昆虫呼吸时随空气进入气管系统到微气管而产生毒性。有的药剂有微气管进入血液到神经系统产生毒性。一般乳剂进入气门并有堵有的药剂有微气管进入血液到神经系统产生毒性。一般乳剂进入气门并有堵塞器官系统的作用,使害虫致死。塞器官系统的作用,使害虫致死。药剂能否进入气管的因素可根据下列情况判定;水溶液不能进入气管;粉剂基本药剂能否进入气管的因素可根据下列情况判定;水溶液不能进入气管;粉剂基本上不能进入气管;水剂中加入湿润剂而降低了水的表面张力,这时可以进入气管;油上不能进入气管;水剂中加入湿润剂而降低了水的表面
10、张力,这时可以进入气管;油剂可进入气管;气体可以自由进入气管。剂可进入气管;气体可以自由进入气管。气体药剂进入气管后,当气温升高时,呼吸频率加快、毒气侵入速度气体药剂进入气管后,当气温升高时,呼吸频率加快、毒气侵入速度也快。也快。第9页,此课件共59页哦 另外,空气中二氧化碳含量越高昆虫呼吸频率越快,毒气另外,空气中二氧化碳含量越高昆虫呼吸频率越快,毒气侵入也快。这说明在用熏蒸剂防治仓库、温室等害虫时,除侵入也快。这说明在用熏蒸剂防治仓库、温室等害虫时,除要密闭外,还要在室内加入干冰要密闭外,还要在室内加入干冰(固体二氧化碳固体二氧化碳)或用烟熏,可或用烟熏,可以提高熏蒸的防治效果。以提高熏蒸
11、的防治效果。第10页,此课件共59页哦判断题判断题杀虫剂进入昆虫体内的途径杀虫剂进入昆虫体内的途径、。第11页,此课件共59页哦第二节第二节 杀虫剂对昆虫表皮的穿透杀虫剂对昆虫表皮的穿透第12页,此课件共59页哦第13页,此课件共59页哦1 1、昆虫体壁结构、昆虫体壁结构 上表皮:上表皮:护蜡层:成分为类脂和鞣化蛋白(保护层,保护蜡层的功能)。蜡层:由真皮细胞分泌,含蜡质,是表皮的防水层,具有强烈的拒水亲脂性。(油相)角质精层:含鞣化脂蛋白、类脂,上表皮最重要的一层,选择性通透屏障的作用。多元酚层:使上表皮具有较大折光率,其中发现有多元酚氧酶,在修复伤口时具有鞣化受损表皮作用原表皮:原表皮:外
12、表皮:表皮中最硬的一层,成分为鞣化蛋白质、几丁质、脂类蜕皮时全部蜕去。内表皮:表皮中最厚的一层,成分为几丁质Pr复合体,有亲水性,贮存营养成分真皮细胞层真皮细胞层:单细胞层,控制膜渗透性;调节表皮营养状况;控制昆虫的脱皮。底膜底膜:真皮细胞层与血腔的分隔层,有血细胞分泌的中性粘多糖组成。第14页,此课件共59页哦判断题:判断题:内表皮因含几丁质,具有亲水性。内表皮因含几丁质,具有亲水性。第15页,此课件共59页哦2 2、杀虫剂对昆虫体壁的穿透、杀虫剂对昆虫体壁的穿透(1 1)杀虫剂性质对穿透的影响)杀虫剂性质对穿透的影响现在使用杀虫剂大多是触杀剂,由于昆虫体积小,相对表面积大,体壁接触药剂的机
13、会现在使用杀虫剂大多是触杀剂,由于昆虫体积小,相对表面积大,体壁接触药剂的机会多。因此与从口腔、气门相比较,药剂从体壁侵入虫体是重要的途径。多。因此与从口腔、气门相比较,药剂从体壁侵入虫体是重要的途径。A A:昆虫的表皮是油:昆虫的表皮是油/水两相结构。上表皮代表油相,原表皮代表水相。水两相结构。上表皮代表油相,原表皮代表水相。B B:当昆虫接触药剂后,药剂溶解于上表皮的蜡层而进入原表皮。:当昆虫接触药剂后,药剂溶解于上表皮的蜡层而进入原表皮。C C:若杀虫剂亲水性强,而易溶于水的药剂因为不能溶于表皮的蜡层,不能穿透上表皮。:若杀虫剂亲水性强,而易溶于水的药剂因为不能溶于表皮的蜡层,不能穿透上
14、表皮。D D:一般情况下,脂溶性强的药剂因为溶解于蜡质层,比较穿透上表皮,但还要:一般情况下,脂溶性强的药剂因为溶解于蜡质层,比较穿透上表皮,但还要看药剂是否有一定的水溶性。看药剂是否有一定的水溶性。第16页,此课件共59页哦油水分配系数:是指一种溶质在油相(即非极性溶剂)即水相中溶解度的油水分配系数:是指一种溶质在油相(即非极性溶剂)即水相中溶解度的比值。比值。油水分配系数越小,溶质的亲水性强;越大,溶质的亲油性强。油水分配系数越小,溶质的亲水性强;越大,溶质的亲油性强。判断题:判断题:药剂脂溶性越强,穿透昆虫体壁速率越快。药剂脂溶性越强,穿透昆虫体壁速率越快。药剂水溶性越强,穿透昆虫体壁速
15、率越慢。药剂水溶性越强,穿透昆虫体壁速率越慢。第17页,此课件共59页哦判断题:判断题:药剂脂溶性越强,穿透昆虫体壁速率越快。药剂脂溶性越强,穿透昆虫体壁速率越快。药剂水溶性越强,穿透昆虫体壁速率越慢。药剂水溶性越强,穿透昆虫体壁速率越慢。第18页,此课件共59页哦简述简述杀虫剂性质对穿透昆虫体壁的影响。杀虫剂性质对穿透昆虫体壁的影响。第19页,此课件共59页哦(2 2)昆虫表皮性质对穿透的影响)昆虫表皮性质对穿透的影响A A蜡质层:含蜡质对杀虫剂有阻隔作用(大多数虫体表面的蜡是呈固体状态的),厚度越厚,蜡质层:含蜡质对杀虫剂有阻隔作用(大多数虫体表面的蜡是呈固体状态的),厚度越厚,形成蜡片、
16、蜡板,耐药性强。形成蜡片、蜡板,耐药性强。如介壳虫及某些带有蜡片的蚜虫对许多杀虫剂的抵抗力很强,与此有很大关系。如介壳虫及某些带有蜡片的蚜虫对许多杀虫剂的抵抗力很强,与此有很大关系。B B外表皮的骨化程度外表皮的骨化程度外表皮是最硬的一层,骨化程度高、硬,杀虫剂难穿透进去。表皮坚硬的昆虫,耐药性外表皮是最硬的一层,骨化程度高、硬,杀虫剂难穿透进去。表皮坚硬的昆虫,耐药性强。幼虫强。幼虫/若虫龄期增大,耐药性强;龄期越小,耐药性弱。若虫龄期增大,耐药性强;龄期越小,耐药性弱。C C昆虫表皮外长物刚毛,刚毛密集,耐药性强(刚毛密集减少了药剂与表皮的接昆虫表皮外长物刚毛,刚毛密集,耐药性强(刚毛密集
17、减少了药剂与表皮的接触,从而减少其穿透量)触,从而减少其穿透量)D D穿透部位:头胸、触角比腹部易透入。如触角是感觉器集中的部位,易侵入。穿透部位:头胸、触角比腹部易透入。如触角是感觉器集中的部位,易侵入。昆虫表皮结构在不同部位有一定的变异,昆虫表皮结构在不同部位有一定的变异,因此对杀虫剂的穿透有不同的影响。因此对杀虫剂的穿透有不同的影响。第20页,此课件共59页哦3 3、杀虫剂对昆虫消化道的穿透、杀虫剂对昆虫消化道的穿透 决定胃毒剂、内吸剂是否有效的重要因素决定胃毒剂、内吸剂是否有效的重要因素消化道(肠道)分为:前肠、中肠、后肠。消化道(肠道)分为:前肠、中肠、后肠。肠道对杀虫剂穿透的反应与
18、体壁相近,中肠是消化食物、吸收营养成分的主要场肠道对杀虫剂穿透的反应与体壁相近,中肠是消化食物、吸收营养成分的主要场所。所。第21页,此课件共59页哦影响因素:影响因素:(1 1)速率受到药剂油)速率受到药剂油/水分配系数的影响,亲脂性强的化合物容易被肠水分配系数的影响,亲脂性强的化合物容易被肠壁吸收。壁吸收。但是从肠壁组织进入血浆时,同药剂穿透表皮的原理一样,需要但是从肠壁组织进入血浆时,同药剂穿透表皮的原理一样,需要一定的水溶性才能较快地扩散至血浆中;一定的水溶性才能较快地扩散至血浆中;(2 2)中肠消化液的)中肠消化液的pHpH值,影响杀虫剂解离程度和穿透能力,不同值,影响杀虫剂解离程度
19、和穿透能力,不同种类种类pHpH值不同;值不同;鳞翅目:鳞翅目:9.29.29.7 9.7 菜青虫菜青虫 氟化钠、氟硅酸钠在这些幼虫的消化氟化钠、氟硅酸钠在这些幼虫的消化道内大部分被解离,不能穿透肠道。道内大部分被解离,不能穿透肠道。直翅目:直翅目:6.9 6.9 蝗虫蝗虫 上述药剂不易被解离,因而穿透上述药剂不易被解离,因而穿透较多,而增加毒性。较多,而增加毒性。双翅目:双翅目:7.2 7.2 家蝇家蝇昆虫中,除了鳞翅目,大多数昆虫的消化道呈现微酸性。昆虫中,除了鳞翅目,大多数昆虫的消化道呈现微酸性。第22页,此课件共59页哦4 4:杀虫剂对神经膜的穿透:杀虫剂对神经膜的穿透杀虫剂要进入神经
20、系统起作用,必须穿透各种阻隔层。杀虫剂要进入神经系统起作用,必须穿透各种阻隔层。(1 1)血脑屏障:血液与神经系统(中枢神经系统,)血脑屏障:血液与神经系统(中枢神经系统,CNSCNS)间分隔层,)间分隔层,类似于生物膜的结构,非离子部分可以穿过,离子部分阻挡在外类似于生物膜的结构,非离子部分可以穿过,离子部分阻挡在外面。面。杀虫剂的电离常数及溶液的杀虫剂的电离常数及溶液的PHPH等因素影响穿过(控制处理溶等因素影响穿过(控制处理溶液的液的PHPH值,减低电离度,增加对血脑屏障的穿透)。血脑屏障值,减低电离度,增加对血脑屏障的穿透)。血脑屏障是昆虫中枢神经系统与血液界面存在的种物质通透性屏障。
21、是昆虫中枢神经系统与血液界面存在的种物质通透性屏障。(2 2)神经膜:本身的阻隔作用不明显,与其他因子(表皮的延)神经膜:本身的阻隔作用不明显,与其他因子(表皮的延缓穿透作用,血淋巴中酶系的降解作用,往往能够降低杀虫缓穿透作用,血淋巴中酶系的降解作用,往往能够降低杀虫剂的药效,提高昆虫自身的耐药性)结合加强选择性渗透能剂的药效,提高昆虫自身的耐药性)结合加强选择性渗透能力。力。第23页,此课件共59页哦第三节第三节 杀虫剂作用机理杀虫剂作用机理一一 昆虫神经信息传导(轴突、突触传导)昆虫神经信息传导(轴突、突触传导)(一)昆虫神经系统的功能及组成(一)昆虫神经系统的功能及组成1 1:功能:功能
22、 神经系统是动物生命活动的管理与协调中心,是执行应激性反应的器官。神经系统是动物生命活动的管理与协调中心,是执行应激性反应的器官。树树状状突突端端丛丛侧侧支支端丛端丛轴状突轴状突神经细胞体神经细胞体神经元的模式构造神经元的模式构造第24页,此课件共59页哦由细胞体发出的短而分枝多的突起,由细胞体发出的短而分枝多的突起,称称树突树突。由细胞体发出的较长的神经突,称由细胞体发出的较长的神经突,称轴轴突突。每个细胞体上只有一条,其上常有一每个细胞体上只有一条,其上常有一个侧枝,侧枝和轴突的末端有许多个侧枝,侧枝和轴突的末端有许多短的分枝,称短的分枝,称端丛端丛。2 2、昆虫神经系统的组成与结构、昆虫
23、神经系统的组成与结构第25页,此课件共59页哦第26页,此课件共59页哦(二)神经信息传导二)神经信息传导物理性传导物理性传导(轴突传导轴突传导)化学性传导化学性传导(突触传导突触传导)第27页,此课件共59页哦1 1:轴突传导(物理性传导):轴突传导(物理性传导)(1 1)静息电位(无动作电位)静息电位(无动作电位)离子在神经细胞膜内、外分布的不均一性和神经细胞膜对离子通透的选择离子在神经细胞膜内、外分布的不均一性和神经细胞膜对离子通透的选择性,使神经细胞膜在无外来刺激时,处于外正内负的极化状态,膜内性,使神经细胞膜在无外来刺激时,处于外正内负的极化状态,膜内外这时的电位差叫外这时的电位差叫
24、静息电位静息电位(rest potentialrest potential)。)。Na+Na+(多)K+K+Cl-Cl-A-A-浓度差 膜外膜外 Na+Na+K+K+(多)Cl-Cl-A-A-K+-膜内膜内第28页,此课件共59页哦 (2)(2)动作电位的形成动作电位的形成 当神经受到刺激时,当神经受到刺激时,NaNa+内流,内流,产生产生产生产生去极化去极化去极化去极化从而产生可传导的局部从而产生可传导的局部的膜电位变化称为的膜电位变化称为-。第29页,此课件共59页哦任何一个刺激造成的动作电位都具有四个阶段任何一个刺激造成的动作电位都具有四个阶段a a 去极化阶段去极化阶段当神经膜(轴状突
25、膜)受刺激产生兴奋时,神经膜的极化状态遭到暂时破坏,称为去极当神经膜(轴状突膜)受刺激产生兴奋时,神经膜的极化状态遭到暂时破坏,称为去极化状态。膜的通透性起了变化,钠离子通道迅速打开,钠离子由膜外渗入膜内,膜外化状态。膜的通透性起了变化,钠离子通道迅速打开,钠离子由膜外渗入膜内,膜外负性增高,膜电位上升,接近钠离子平衡电位,由于这个时间极为短暂,又称之为暂负性增高,膜电位上升,接近钠离子平衡电位,由于这个时间极为短暂,又称之为暂时电流。时电流。b b 复极化阶段(极化恢复)复极化阶段(极化恢复)当膜电位接近当膜电位接近ENaENa时,时,NaNa通道自动失活,通道自动失活,NaNa通道关闭,通
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