昆虫毒理学1（昆虫体壁与杀虫剂通透性）.ppt

黄睿，昆虫体壁生理学和杀虫剂的渗透，主要内容：1。昆虫体壁生理学2。杀虫剂渗入昆虫体壁3。杀虫剂渗入昆虫卵壳4。杀虫剂渗入昆虫消化道5。杀虫剂渗入昆虫神经膜6。杀虫剂通过不同渠道的运输。杀虫剂在昆虫体内的分布。研究方法1.1介绍昆虫体壁1。昆虫体壁是一种特殊而复杂的组织，其结构与哺乳动物皮肤有很大不同。昆虫的体壁、前肠和后肠、气管组织、神经组织等。消化道是同源器官。它们都起源于胚胎时期的外胚层，所以它们具有同一性。同时，由于分化过程中形成的特殊功能，它们又有自己的特殊性。昆虫的体壁结构从里到外可分为三部分：基膜、真皮细胞层和表皮层。功能(1)基膜：血细胞(由吞噬细胞分泌)由一层由无定形颗粒组成的薄膜组成，其主要成分是中性粘多糖。功能：将皮肤细胞层与血腔分离。(1)保护皮肤细胞(2)联络功能，(2)皮肤细胞层(表皮):真皮层来源：外胚层的细胞层，它是单层细胞的连续活组织，位于基底膜之上。成分：单层栅栏细胞和其他特殊细胞功能：(1)分泌(外激素、防御化合物等)。)(2)消化(表皮突起、前肠、后肠)(3)伤口修复(4)特化成各种感觉器官和腺体，(3)角质层：表皮层是由外分泌皮肤细胞形成的非细胞组织。它位于皮肤细胞层，具有相对复杂的结构。从外到内，可分为：1、上表皮2、外表皮3、内表皮、原表皮、1.3昆虫体壁表皮分层和表面胶结层，(1)上表皮：控制与体壁渗透性相关的表面特征，能抵抗病原微生物的入侵，并能储存代谢废物蜡层：由真皮细胞中的真皮腺体分泌。蜡层含有由多酚稳定的脂质和蛋白质：蜡，它是表皮的防水层(用惰性粉末或沙子摩擦掉的蜡迅速失水，用有机溶剂去除的蜡增加表皮的透水性。温度升高皮肤渗透性不连续具有实际临界温度)皮肤治疗素(选择性渗透屏障)4。多酚层(伤口修复)，功能性，(2)外层皮肤：表皮中最硬的一层，主要化学成分是鞣制蛋白、几丁质和脂类，它们对蜕皮有很强的抵抗力。(3)内表皮：表皮最厚的一层，包含许多平行的片层和纵向通道。一般无色柔软，主要含甲壳质。在许多昆虫中，当脱皮或饥饿时，内表皮可以被消化和再次吸收，因此人们认为内表皮具有储存营养的生理功能。由于昆虫对不同条件的适应，体壁结构发生了一些特化。这些特化可以大致分为两类：一类是由体壁向外突出形成的异物，另一类是由体壁内陷形成的腺体。(1)体壁异物：昆虫体壁不光滑，有许多异物，如毛发、刺、鳞片、突起等。根据其结构，它可分为三类：1.4体壁的衍生物和功能性的，1 .非细胞异物：仅由外皮层形成而不涉及皮肤细胞的异物。如小毛发、小刺等。2.单细胞异物：异物，如刚毛、鳞片等。由皮肤细胞的特化形成。3.多细胞异物：由多个皮肤细胞和表皮的外分泌过程形成的异物，如由体壁外分泌过程形成的中空刺和刺等。只有刺在其基部固定在体壁上，不能移动，而远处的基部通过膜与体壁连接，所以它可以移动。除了形成肌肉生长的内骨架外，体壁的内陷也可以形成各种腺体，统称为真皮细胞腺体。一般可分为两类：1。单细胞腺：皮肤细胞的变形，腺细胞比正常皮肤细胞大，细胞核大且不规则，细胞呈散在或簇状，腺细胞的外侧很薄，分泌物可以直接或通过刚毛排出体外。如毒腺、香腺、蜡腺等。2.多细胞腺体：是一种体壁内陷的腺体，由许多皮肤细胞形成。简单的多细胞腺体是管状的，分为腺体和导管。那些在体外有导管和开口的被称为外分泌腺，如唾液腺、内分泌腺、臭腺、丝腺等。没有导管，它与体壁是分开的。分泌物不会从体内排出。它被称为内分泌腺体。如咽侧体、前胸腺等。1.5表皮的化学组成甲壳素是一种含氮多糖物质(乙酰氨基葡萄糖聚合物)蛋白质脂质，其形式为多糖蛋白质、鞣制蛋白质和橡胶状香精多元酚，其形式为蜡层3，4-二烃基酚及其衍生物，参与表皮层的鞣制和变黑，外表皮多氧化酶是一种含铜蛋白质，存在于血液的内侧和内表皮。黑色素、蝴蝶飞(温石棉、黄蝶温石棉、冬凌草)和甲壳质的化学结构催化多元酚生成表醌并刺激晒黑和变黑，指醌类物质与原表皮中的蛋白质分子交联形成晒黑蛋白质并使表皮变硬的过程。-醌鞣制：酪氨酸N-乙酰多巴胺N-乙酰多巴胺-醌鞣制蛋白酶二酚氧化酶(蛋白质)2-骨化：酪氨酸N-乙酰多巴胺中间体-骨化蛋白酶二酚氧化酶(蛋白质)2减少：表皮中酪氨酸氧化反应的另一个重要途径，加深昆虫体色的过程。-黑色素形成：多巴醌聚合物(真黑色素)醌氧化酶、1.6杀虫剂通过以下主要途径进入昆虫体内：1。口腔2。空气阀3。车身壁1。胃毒只有在被害虫喂食时才有效。全身性杀虫剂进入植物体内。刺吸式害虫取食也属于胃毒效应。胃毒要求：1)害虫不会拒绝食物；2)进食后不呕吐。从瓣膜入口，来自瓣膜空气管的空气进入身体的通道侧，背部空气管的纵向主干，内脏空气管将空气输送到器官、腹部空气管组织和细胞。微气管，呼吸系统，气管系统。从体壁进入，1.7膜渗透的一般原理，E，被动转运，主动转运，胞吐，胞吞，1。沿浓度梯度或潜在梯度的被动输送产生的净流量称为被动输送。(1)简单扩散：物质的分子或离子沿电化学梯度穿过细胞膜的方式称为简单扩散。(2)促进扩散):当某些不溶于脂质或溶解度小的物质借助膜结构中的某些特殊蛋白质从膜的高浓度侧扩散到低浓度侧时，它们被称为促进扩散。(3)促进扩散载体介导的促进扩散：通道介导的扩散):氨基酸和葡萄糖的扩散：如钠、钾和钙的血浆通道离子通道：由位于膜上的蛋白质组成的跨膜的充满水的孔。主动转运：细胞膜通过自身的能量耗散过程，逆着电化学梯度，将物质分子或离子从膜的低浓度侧转运到高浓度侧的过程。离子泵：其中由三磷酸腺苷直接提供的能量称为初级主动运输；三磷酸腺苷间接提供的能量称为二级主动运输。(1)主动转运钠钾泵或钠泵克服浓度差将细胞内钠移出细胞外，同时将细胞外钾反向浓度差摄入细胞内，以维持细胞内钾和细胞外钠的不均匀离子分布。(2)二次主动转运二次主动转运或共转运是指利用钠钾泵的高势能储备进行反向浓度梯度主动转运的过程，通常称为共转运或共转运。驱动力不是直接来自于三磷酸腺苷的分解，而是来自于由另一种物质的主要活性转运形成的离子的不利转运。例如，葡萄糖和氨基酸在小肠和肾小管中的反向浓度转运属于共转运。肾小管上皮细胞转运GS，基膜钠泵活性浓度的势能差，腔膜na和GS的体腔转运体GS容易再次扩散入血腔，胞吐和胞吞通过结构和功能的改变，如膜的变形和破裂，将某些大分子物质或物质团运入和运出细胞。两者都需要消耗能量，所以它们也属于主动运输。(1)胞吐：也称为胞吐，指一些大分子物质从细胞中排出的过程。例如，腺体细胞的分泌和神经轴突末梢的神经递质释放。含有大分子物质的小囊泡从细胞内部移动到细胞表面，并与质膜融合，将物质排出细胞外。胞吐是指细胞外相对较大的固体颗粒物质，如细菌、病毒、异物、血浆中的脂蛋白和大分子营养物质进入细胞的过程，也称为胞内。胞吞作用，细菌液体或非常小的颗粒物质，2。杀虫剂渗入昆虫体壁，1。昆虫特异性，2。杀虫剂本身的物理化学性质。佐剂，2.2影响因素，1。昆虫的生理和行为特征对渗透的影响。水和强酸不能穿透表皮上的异物。例如，蜡层分子的组成、排列和紧密性在表皮的不同部位有一定的差异：触角、头部和胸部的表皮比腹部的表皮更容易穿透。口器、节间膜、足基部、翼基部和跗骨的表皮非常薄，有许多化学感觉器官。触角(基部由膜组成，不具骨质，因此农药容易进入)、功能和生理活动：酶活性、表皮下结构的排泄和代谢：神经体壁上是否存在药物位点以及毒性关系：在表皮上，农药沉积位点离作用目标越近，作用越快。触角前胸腹侧其他：表皮特殊结构(孔道、节间膜、上表皮细丝)，(2)农药理化性质与渗透、脂溶性(成比例)，如烟碱和脂肪酸需要一定程度的水溶性解离或电离(成反比)，如烟碱、新烟碱等表面张力(成反比)，如脂肪酸对昆虫表面的亲和力与渗透有很大关系，如滴滴涕和甲壳素，油水分配系数对杀虫剂渗透的影响当应用于昆虫时，它们通常首先与昆虫表皮的蜡保护层接触。由于表皮是亲脂性的，对极性化合物有很强的抗性，在许多情况下，具有良好触杀效果的农药大多存在于非极性化合物中。奥尔森和布莱恩(1963)发现了亲脂性和表皮渗透率之间的反向关系。他们认为杀虫剂浸透了上表皮的蜡，为了渗透到昆虫体内，杀虫剂还必须以更大的极性分布到内表皮。当极性较大的杀虫剂滴入上表皮的蜡中时，其渗透速度更快。杀虫剂对美洲大蠊的分配系数与吸收的关系油水分配系数对渗透的影响张(1962)不同脂肪酸对蚊幼虫的渗透：Treherne(1956，1957)通过各种化合物对兔皮和蝗虫体壁的渗透，证明了化合物的渗透率与油水分配系数正相关。这些实验结果有两个原因：化合物和生物材料之间的差异；研究方法的差异。事实上，渗透率和亲脂性之间有着复杂的关系。C. f. wilkinson因此，最大值两侧的P值在R和P之间具有明显的线性关系，并且图的斜率可以是正的或负的。当增加的剂量趋于接近上限时，昆虫从外部剂量中吸收的杀虫剂总量不会在特定时间内无限增加，而是会有一定的限度。无论农药是直接透过体壁还是通过微导管膜侧向输送到目标体内，都需要半透膜的输送过程，因此农药分子的空间结构、油水分配系数、电负性等参数将全面影响其透过体壁的过程。(3)助剂对渗透的影响，溶剂：增强渗透和毒性；1.增加脂肪溶解度和蜡层渗透能力，降低表面张力，增加接触表面和表面活性；2.溶解并破坏上表皮的蜡层，使非脂溶性物质也能渗透昆虫表皮。例如，鱼藤酮水悬浮剂的毒性不到鱼藤酮乳油的一半。油剂可以改变表皮的性质，从而改变农药(矿物油/煤油)的渗透性。1.增加杀虫剂附着在昆虫身体上的机会；2.溶解并破坏上表皮的蜡层或通过表皮携带农药；3.有丝分裂壁内的脂蛋白生物。(沸点越低，粘度越低，渗透力越大)，洗涤剂/湿润剂：间接增加制剂渗透力的湿润剂/洗涤剂可以很好地粘附在昆虫表皮上，增加农药的渗透面积和机会，同时可以溶解上表皮上的蜡层和损害表皮的脱乙酰壳多糖-蛋白质层。有效的去污剂和湿润剂应该具有：(1)足够的脂肪溶解度，允许杀虫剂渗透到上表皮的蜡质层；(2)具有一定的水溶性，使杀虫剂能穿透内表皮；(3)具有穿透角质层等的能力。如洗衣粉等。无脂溶性物质的矿物杀虫剂如砷和氟制剂的渗透可能是由于表皮的吸收。(但这只是猜测)粉末实际上无法穿透。只有小颗粒才能进入气管。然而，该粉末具有一定的接触毒性。事实上，粉末会摩擦并损坏昆虫上表皮的蜡层。它是大量进入昆虫体内并导致昆虫体内水分流失从而导致死亡的媒介。强极性药物很难穿透上表皮，但一旦穿透，运动速度就会逐渐加快。相反，极性较弱的药物虽然容易穿透上表皮，但越来越难以向内移动。杀虫剂对昆虫卵壳的渗透昆虫卵壳的结构不同于一般昆虫的表皮，因此许多接触杀虫剂对卵无效。蛋壳外层蛋壳：蛋白质和脂肪成分内层蛋壳：蛋白质成分，可分为许多小层。卵黄膜：与昆虫表皮结构相似的胚胎因子通常穿过卵圆孔或蛋壳上的小孔：一个或几个卵圆孔，是精子在受精过程中进入的通道。然而，被保护物质覆盖的药物不容易渗透。孔洞：有/无、3.2杀虫剂渗入昆虫卵壳，杀卵剂的效果并不完全由渗入卵壳决定，不能渗入的会杀死卵。一般来说，杀卵剂的功能包括：1 .杀虫剂通过蛋壳中的小孔和卵孔进入；2.杀虫剂使蛋壳变硬，成熟的幼虫不能钻出蛋壳而死亡，如石灰-硫磺混合物；3.包裹鸡蛋，阻碍胚胎呼吸，或让鸡蛋中的代谢物积累油；4.穿透蛋壳作用于胚胎，如除虫脲杀虫剂；5.不育可能影响核酸代谢并在蛋壳形成前渗透。4.杀虫剂进入昆虫消化道的渗透4.1昆虫的消化系统和蝗虫的消化系统4.2杀虫剂进入昆虫消化道的渗透肠道各部分的主要功