杀菌剂的作用方式与机理

杀菌剂的作用方式与机理第一页，共五十页，2022年，8月28日

一、杀菌剂毒理学研究的进展

（一）19世纪前的毒理学古代至19世纪中叶DeBary之前人们没有毒理这个概念。

1880-1881年，Marshell-Ward提出了植株喷雾防病的原理

1894年Saunders等提出种子保护理论第二页，共五十页，2022年，8月28日

一、杀菌剂毒理学研究的进展

（二）当代毒理学

1907年Falck开创与促进了毒理学研究的重要手段生物测定法。

1930年McCallan（S.E.A.）更较完整地提出了杀菌剂室内生物测定方法。

1942年Howard的研究工作标志了近代化学治疗作用原理的突破。

1943年Zentmyer创立杀菌剂毒理中一个重要机制——螯环化作用。Horsfall（J.G.）1956年的《杀菌剂作用原理》第三页，共五十页，2022年，8月28日

一、杀菌剂毒理学研究的进展

（三）70年代后的毒理学

Lukens（R.T.）1972年的《杀菌剂作用的化学》。

1977年出版的Siegel（M.R.）和Sisler（H.D.）主编的《抗菌化合物》；同年再版的Marsh（R.W.）主编的《内吸杀菌剂》。

Lyr.（H.）主编于1987年出版的《近代选择性杀菌剂》。

70年代中后期对抗药性的理论性问题的研究。第四页，共五十页，2022年，8月28日

杀菌剂进入菌的细胞主要是通透细胞膜的问题。菌的细胞膜的化学成份和结构与穿透有关。油/水分配系数作为异生物质的杀菌剂主要通过被动运转进入。

二、杀菌剂透入菌体细胞及其移动

第五页，共五十页，2022年，8月28日与孢子相比，药物更容易透入芽管或菌丝的内部。杀菌剂进入菌体细胞后的移动一般对杀菌毒力没有大的影响。但是，如果药剂只对细胞内特定的细胞器有毒性，则会受些影响。物质在菌体内的移动在菌的孢子和菌丝内有些不同，在后者比较容易些。二、杀菌剂透入菌体细胞及其移动

第六页，共五十页，2022年，8月28日

杀菌剂的毒理广义地说包括：（1）防病原理，（2）杀菌作用方式（3）杀菌作用机制，但一般只包括后两种。三、杀菌剂的作用方式第七页，共五十页，2022年，8月28日（一）杀菌剂作用方式的涵义药剂是起保护作用/治疗作用/内吸作用；指药剂是专化性的/非专化性的作用；或指药剂的防病谱广/窄；或药剂是多作用点/单一（或少数）作用点；或指药剂的毒性作用是抑制菌体内能的生成/干扰菌体内生物合成/干扰菌体的细胞结构。或指药剂是直接作用于病菌/通过对寄主的作用而影响病菌的。三、杀菌剂的作用方式第八页，共五十页，2022年，8月28日（二）杀菌剂对病原菌的直接作用1.抑制毒素的产生真菌分泌的毒素对寄主有选择性和非选择性。这些毒素中有很多是与病害发生或病状的出现有关，因此抑制毒素的产生被认为是一种可能用于防治病害的方法。三、杀菌剂的作用方式第九页，共五十页，2022年，8月28日（二）杀菌剂对病原菌的直接作用2.（细）胞外酶产生的调节真菌在侵染植物时菌体分泌的胞外糖酶常起着重要作用（溶解、分解），例如内多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶等，因此用化学物质降低或抑制病菌这些酶的产生，也是防治病害的一个可能的途径。三、杀菌剂的作用方式第十页，共五十页，2022年，8月28日3.改变菌体内的代谢过程

杀菌剂对病菌细胞的作用，也可看为是杀菌机制。但是，药剂改变菌体细胞内的代谢可以在多方面影响菌的致病力。

例如，抑制附着胞的形成或细胞壁上几丁质或黑色素的形成，即表现为细胞壁的损坏而失去致病力。也可以由于肌动蛋白受影响而改变细胞骨架或无法定殖等。

三、杀菌剂的作用方式（二）杀菌剂对病原菌的直接作用第十一页，共五十页，2022年，8月28日4.杀菌剂对各种子实体的抑制作用

抑菌作用，其实质是杀菌剂对菌细胞代谢影响的反映。如对孢子形成和散发的抑制，对菌核形成的抑制，对病斑形成的抑制等。药剂对病菌的哪一种子实体起哪一种的抑制作用的，亦可认为是药剂的不同作用方式。三、杀菌剂的作用方式（二）杀菌剂对病原菌的直接作用第十二页，共五十页，2022年，8月28日（三）杀菌剂作用于寄主作物抗病/感病，以化学物质为基础。1.植物保护素的诱导生成和诱导剂植物保护素:植物体内生成对病菌有毒性的化学物质。诱导方法：生物、物理、化学方法。

通过促进植保素的生成或提高植保素在植物体内的含量来防病，是提高植物抗病性的方法。至今最为典型的诱导剂是噻瘟唑

三、杀菌剂的作用方式第十三页，共五十页，2022年，8月28日2.寄主体内与防病有关的其他变化

寄主植物经化学处理后，可降低植物对病菌的毒素的敏感性，或提高植物钝化毒素的能力。例如绿原酸可以钝化稻瘟菌分泌的稻瘟素。若化合物提高绿原酸含量，可开发为杀菌剂。二、杀菌剂的作用方式（三）杀菌剂作用于寄主作物第十四页，共五十页，2022年，8月28日三、杀菌剂的杀菌作用机制

（一）杀菌剂使菌类中毒后的各种表现

通常是影响菌丝生长、孢子萌发、各种子实体和侵染结构的形成或导致细胞膨胀、原生质体和线粒体的瓦解以及细胞壁、细胞膜的破坏等。中毒症状都是杀菌剂直接作用于菌体使菌中毒后在生理上和生化上产生变化的结果。第十五页，共五十页，2022年，8月28日（二）杀菌作用与抑菌作用

区别：中毒表现。杀菌：孢子不能萌发；抑菌：孢子萌发后的芽管或菌丝不能继续生长。菌中毒后体内代谢过程的变化。杀菌：影响生物氧化；抑菌影响生物合成。

联系：

一种药物的作用性质并非固定不变，而受许多因素影响，主要是药剂的种类、使用浓度和作用时间。

三、杀菌剂的杀菌作用机制

第十六页，共五十页，2022年，8月28日（二）杀菌作用与抑菌作用一般来说，影响能量生成的传统保护剂是典型起杀菌作用的，而主要是影响生物合成的内吸剂则大部分是抑菌作用的。但是同一种化合物，使用浓度或剂量不同会出现毒性方式的不同，内吸剂。三、杀菌剂的杀菌作用机制

第十七页，共五十页，2022年，8月28日

典型例子：

一些咪唑类的甾醇抑制剂，如抗霉唑和抗三唑在高浓度时会直接作用于膜而使物质流失，导致菌的死亡，即杀菌作用，而在低浓度时却只抑制C-14脱甲基酶的活性而产生抑菌作用。（二）杀菌作用与抑菌作用第十八页，共五十页，2022年，8月28日（三）抑菌作用的类型及其实践意义类型：使真菌或细菌停止生长；抑制菌类的各种孢子的形成。称为抗孢子形成剂（anti-sporulants）或基因抑制剂。抑制各种繁殖体的形成、孢子的释放、病斑以及孢子侵入植物组织的结构的形成，有的甚至仅抑制孢子的游动。

第十九页，共五十页，2022年，8月28日抑菌作用的实践意义：

1.繁殖体的形成受抑制，以及孢子被抑制，显然都会直接或间接地妨碍病害的传播；

2.即使只是孢子被抑制，延缓生长速率，也会导致孢子的老化，老化孢子的萌发率会大大降低。

3.由于抑菌作用可在较低药剂浓度下进行这就减少对寄主产生药害的机会，因而有助于使内吸剂在生产实践中发挥作用（三）抑菌作用的类型及其实践意义第二十页，共五十页，2022年，8月28日（四）杀菌剂在菌体内的主要作用部位

杀菌剂几乎可以作用于菌体的各部位，和细胞内的各种结构，以及重要的细胞器等。主要是作用于细胞壁、质膜、线粒体、核糖体和细胞核，破坏这些重要的结构或影响这些结构上或里面的重要代谢物质的功能。四、杀菌剂的杀菌作用机制

第二十一页，共五十页，2022年，8月28日（五）各种杀菌机制的生化基础及不同机制间的相互关系

杀菌剂的杀菌作用机制就是杀菌剂致毒的生物化学。四、杀菌剂的杀菌作用机制

第二十二页，共五十页，2022年，8月28日（六）了解杀菌剂作用方式和作用机制的目的

杀菌剂作用方式和作用机制是杀菌剂的杀菌本质。第一、在分子水平解释杀菌剂对活菌体内的生化反应的干扰。其次，加快新药剂的合成。第三，为解决抗药性问题提供理论基础。最后，了解降低药物对环境污染和人体的伤害。四、杀菌剂的杀菌作用机制

第二十三页，共五十页，2022年，8月28日一、杀菌剂对细胞壁的影响二、杀菌剂对细胞膜的破坏

第一节杀菌剂对菌体细胞结构和功能的破坏第四章杀菌剂的作用机理第二十四页，共五十页，2022年，8月28日一、杀菌剂对细胞壁的影响（一）对真菌细胞壁形成的影响（二）细胞壁其他组分的改变或异形（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用（四）对细菌细胞壁的影响第二十五页，共五十页，2022年，8月28日

真菌的细胞壁对保持菌的形态和保护细胞的完整性起着重要的作用。一、杀菌剂对细胞壁的影响细胞壁真菌细菌微纤维几丁质和一些纤维素肽多糖无定形物质以葡聚糖为主第二十六页，共五十页，2022年，8月28日（一）对真菌细胞壁形成的影响影响几丁质合成酶的活性而使壁的形成受阻。1.吗啉类等甾醇抑制剂的作用

甾醇抑制剂（抑制膜上甾醇合成）也可作用于细胞壁。十三吗啉会抑制Mucor.sp.几丁合成酶的活性。抑制机制是由于药物分子上的烃基侧链和带正电荷的吗啉环结合而使分子具有溶菌作用，结果导致几丁质合成酶失去活性，其作用点是酶体上的磷脂。一、杀菌剂对细胞壁的影响第二十七页，共五十页，2022年，8月28日2.苯来特的分解产物异氰酸丁酯的作用

苯来特可以防治由Fusariumsolani镰刀菌引起的豌豆茎枯，是由于分解产物异氰酸丁酯抑制几丁质合成酶活性的结果。一、杀菌剂对细胞壁的影响（一）对真菌细胞壁形成的影响

第二十八页，共五十页，2022年，8月28日3.多氧霉素的作用

此类抗菌素常称为核苷酸抗菌素类，主要是用于防治由Alternariakikachiana链格孢引起的梨黑斑病。此外，对稻纹枯病、稻瘟病也有效果。此类药剂不会抑制孢子萌发而会使芽管异形，其机制是由于几丁质合成受阻而影响细胞壁的生成。一、杀菌剂对细胞壁的影响（一）对真菌细胞壁形成的影响第二十九页，共五十页，2022年，8月28日4.抑霉唑（imazalil）和丁苯吗啉（fenpropimorph）等的作用

形成类几丁物质，且不规则分布会使孢子与菌丝异形，从而影响新孢子的形成。一、杀菌剂对细胞壁的影响（一）对真菌细胞壁形成的影响第三十页，共五十页，2022年，8月28日（二）细胞壁其他组分的改变或异形

1.稻瘟灵（富士1号）的作用其作用是减少脂质物质的合成。同时，甾醇合成也受影响，使膜的功能进一步受到破坏而阻碍糖的吸收，从而影响细胞壁的合成。经稻瘟灵处理的稻瘟病菌的菌丝粗大，比对照大2－3倍。

2.丙酰胺的作用影响纤维素的合成，而影响菌丝的生长和孢子的形成。

一、杀菌剂对细胞壁的影响第三十一页，共五十页，2022年，8月28日（二）细胞壁其他组分的改变或异形

3.三环唑等一类化合物的作用

这一类化合物的防病作用是影响附着胞胞壁上的黑色素形成，使菌失去侵入寄主植物的能力，对病菌的生长等都没有影响，是属于所谓无毒性杀菌剂类。

一、杀菌剂对细胞壁的影响第三十二页，共五十页，2022年，8月28日（二）细胞壁其他组分的改变或异形4.一些抗菌素的作用

一些抗菌素对壁上多聚糖的合成有抑制作用。例如，脂肽霉素（LipopetinA、B和C）和新肽霉素（NeopeptinA、B和C）对甘露聚糖的合成就有抑制作用.一、杀菌剂对细胞壁的影响第三十三页，共五十页，2022年，8月28日（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用

1.异稻瘟净作用

稻瘟菌经此药处理后：明显的细胞壁异形，壁的几丁质含量显著降低。以前：此药是影响几丁质的合成。后来：它先影响细胞膜的功能，改变其通透性，使合成细胞壁的UDP－N－乙酰氨基葡糖不能从膜的内面运出膜的外面，从而减少了几丁质的合成。一、杀菌剂对细胞壁的影响第三十四页，共五十页，2022年，8月28日（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用

2.咪唑类的作用

抗霉唑、克霉唑和抗三唑，著名甾醇抑制剂，在高浓度下会严重破坏细胞膜的透性，使细胞内含物大量外流，并产生杀菌作用。其主要症状是壁上的几丁质量反常增多。作用机制：分布在膜上的几丁质合成酶在正常情况下处于静止状态(受一种蛋白质的抑制)，可以被蛋白酶活化(分解抑制蛋白)。经药剂处理后的菌体的蛋白酶由于膜透性的破坏而大量释放，造成几丁质合成酶异常地活化，使几丁质大量增加，造成壁异常。一、杀菌剂对细胞壁的影响克霉唑第三十五页，共五十页，2022年，8月28日3.环烃类（如地茂散、五氯硝基苯）以及二甲酰亚胺类（扑海因、乙烯菌核利）等的作用

造成脂质过氧化与抑制蛋白反应而激活蛋白质分解酶，进而激活几丁质合成酶，造成几丁质合成异常增多而细胞壁加厚。一、杀菌剂对细胞壁的影响（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用

第三十六页，共五十页，2022年，8月28日4.甲霜灵的作用

经甲霜灵处理的鞭毛菌有细胞壁加厚了的中毒症状，此药常系抑制rRNA的合成。这可能是由于rRNA的前身三磷酸核苷积累结果，因为三磷酸核苷会刺激β（1-3）葡糖合成酶的活性而参与细胞壁合成的调节作用，因而大幅度地提高了细胞壁合成。一、杀菌剂对细胞壁的影响（三）对细胞壁形成或功能破坏的间接作用

第三十七页，共五十页，2022年，8月28日（四）对细菌细胞壁的影响细菌的细胞壁:肽多糖、脂多糖和胞壁酸（或磷壁酸）。合成都需要磷酸化的C－55聚异戊烯醇作为糖残基的携带者。

1.各种甾醇抑制剂抗霉唑（miconazole）和克霉唑（ketoconazole）对革兰氏阳性细菌也有杀菌毒性。抗霉唑会抑制C－55－聚异戊烯醇的合成，同时有C－40－聚异戊烯醇的积累，示综的14C－甲羟戊酸不能掺入，从而影响细胞壁的合成。

一、杀菌剂对细胞壁的影响第三十八页，共五十页，2022年，8月28日（四）对细菌细胞壁的影响

2.青霉素等的作用

肽多糖是由N－乙酰氨基葡糖和N－乙酰氨基葡糖乳酸（N－乙酰胞壁酸）交替排列并以1，4－糖苷键联接的多糖链，然后再与氨基酸的肽链相连接而成。这种肽多糖也称为粘肽，其末端有D－丙氨酰－D－丙氨酸的结构，而此结构与青霉素的结构中的主核6－氨基青霉烷酸（6－APA）很相似，因此线形的肽多糖的交联受到青霉素的干扰。即抑制细菌细胞壁粘肽合成，导致细胞壁缺损而产生杀菌作用。

第三十九页，共五十页，2022年，8月28日1.抑制细胞壁粘肽的合成胞浆内胞浆膜细胞膜外N-乙酰胞壁酸前体N-乙酰胞壁酸消旋酶合成酶N-乙酰胞壁酸五肽N-乙酰葡萄糖胺甘氨酸二糖复合物直链十肽转肽酶粘肽磷霉素环丝氨酸↗↘

万古霉素

杆菌肽

-内酰胺类

第四十页，共五十页，2022年，8月28日二、杀菌剂对细胞膜的破坏（一）细胞膜结构受破坏（二）药剂与膜上组分结合（三）对膜上一些酶活性的影响（四）对膜上甾醇合成的影响第四十一页，共五十页，2022年，8月28日

（一）细胞膜结构受破坏膜上亚单位（蛋白、脂类等）的连接点的金属桥或其他疏水键会与一些杀菌剂结合，例如二甲基二硫代氨基甲酸盐类会与金属离子形成络合物，使正常的金属桥受到破坏，膜失去正常的生理功能。有机硫杀菌剂二、杀菌剂对细胞膜的破坏第四十二页，共五十页，2022年，8月28日二、杀菌剂对细胞膜的破坏（二）药剂与膜上组分结合

1.地茂散与五氯硝基苯等的作用电镜：经药处理后的病菌细胞内的线粒体膜的结构受破坏，开始时是线粒体的嵴膨胀，然后外膜膨胀，内膜溶化，核被膜也受影响，核周腔加大。其原因是药剂与线粒体上蛋白质中的酪氨酸结合。

第四十三页，共五十页，2022年，8月28日二、杀菌剂对细胞膜的破坏（二）药剂与膜上组分结合

2.多果定的作用多果定是有长脂链的胍化合物。作用机制：对细胞膜的破坏作用，包括细胞膜和线粒体膜。由于线粒体膜的破坏，多果定对菌的呼吸也会有影响。因此多果定是一种多作用点的杀菌剂。不过，最主要的杀菌机制是影响膜的功能，原因是其长的亲脂侧链－C12H25与膜上脂质结合，胍基团仍保留在附近的水中，结果使膜的透性改变。第四十四页，共五十页，2022年，8月28日二、杀菌剂对细胞膜的破坏（三）对膜上一些酶活性的影响异稻瘟净和克瘟散。

均影响膜卵磷脂，即磷脂酰胆碱的正常合成，其打击点是干扰了由磷脂酰乙醇胺一连三次的转甲基（甲基提供体为S－腺苷甲硫氨酸），亦即其酶体（磷脂N－甲基转移酶）的活性受抑制。稻瘟病菌对这些药特别敏感是由于其膜上磷脂中约一半都是卵磷脂。另外，含重金属元素的杀菌剂，作用于细胞膜上的三磷酸腺苷水解酶的－SH基，从而改变膜的透性。第四十五页，共五十页，2022年，8月28日（四）对膜上甾醇合成的影响甾醇是膜上重要的脂质。类别：（1）吗啉类，（2）呱嗪类，（3）吡啶类，（4）嘧啶类，（5）二氮唑类，（6）三氮唑类。这些药剂虽然都是甾醇合成抑制剂(EBIs)，但作用不尽相同，不过最重要的可分为两类型：第一，吗啉类的作用机制：第二，结构中含氮以三氮唑为代表的作用机制。二、杀菌剂对细胞膜的破坏第四十六页，共五十页，2022年，8月28日一、甾族化合物的基本结构

甾族化合物广泛存在于动植物体