神經(jīng)毒劑的作用機(jī)理2

1、會(huì)計(jì)學(xué)1神經(jīng)毒劑的作用機(jī)理神經(jīng)毒劑的作用機(jī)理21 1、乙酰膽堿酯酶的結(jié)構(gòu)與功能、乙酰膽堿酯酶的結(jié)構(gòu)與功能（1 1） AChEAChE的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性 AChE AChE均由單個(gè)均由單個(gè)AceAce編碼。在不同生物間編碼。在不同生物間AceAce結(jié)構(gòu)存結(jié)構(gòu)存在差異。人、鼠等，在差異。人、鼠等，6 6個(gè)外顯子個(gè)外顯子（基因上含有蛋白質(zhì)編碼信息的部分，每個(gè)外顯子均編碼一個(gè)完整蛋白質(zhì)的特定部分）、）、5 5個(gè)內(nèi)含子個(gè)內(nèi)含子（基因中除了外顯子，剩余的DNA序列就構(gòu)成了內(nèi)含子，內(nèi)含子被轉(zhuǎn)錄成RNA，但是接著就被剪切掉，因此內(nèi)含子不編碼蛋白質(zhì)。 ）分布）分布在在4.5-4.7kb

2、4.5-4.7kb的堿基序列內(nèi)；按蚊和黑尾果蠅的堿基序列內(nèi)；按蚊和黑尾果蠅 ，9 9個(gè)內(nèi)個(gè)內(nèi)含子和含子和l0l0個(gè)外顯子，其總長度分別為個(gè)外顯子，其總長度分別為23kb23kb和和34kb34kb。 （三）乙酰膽堿酯酶抑制劑（三）乙酰膽堿酯酶抑制劑 AChE AChE是一大分子糖蛋白，糖基約占是一大分子糖蛋白，糖基約占1515。AChEAChE按按其分子特征可分為其分子特征可分為球型球型（對稱型）及（對稱型）及尾型尾型（不對稱型（不對稱型）。球型單體）。球型單體(G(G1 1) )分子量約分子量約70-80kD70-80kD，單體通過單一的，單體通過單一的鏈間二硫鍵裝配成二聚體鏈間二硫鍵裝配成

3、二聚體(G(G2 2) )，兩個(gè)二聚體通過范得，兩個(gè)二聚體通過范得華氏力結(jié)合為四聚體華氏力結(jié)合為四聚體(G(G4 4) )。球型四聚體通過加入三股。球型四聚體通過加入三股膠原樣尾而成為尾膠原樣尾而成為尾(collagen-like tail)(collagen-like tail)型四聚體（型四聚體（A A4 4）。膠原性尾可通過二硫鍵直接與四聚體中的二聚）。膠原性尾可通過二硫鍵直接與四聚體中的二聚體相連。每一個(gè)尾有三個(gè)聯(lián)接點(diǎn)，可分別形成尾型八體相連。每一個(gè)尾有三個(gè)聯(lián)接點(diǎn)，可分別形成尾型八聚體聚體(A(A8 8) )及十二聚體及十二聚體(A(A1212) )。（1 1） AChEAChE的基因

4、結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性 球形分子依據(jù)其溶解性又可分為兩親分子球形分子依據(jù)其溶解性又可分為兩親分子(G-(G-amphiphilic)amphiphilic)和非兩親分子和非兩親分子(G-nonamphiphilic)(G-nonamphiphilic)。AChEAChE羥基末端羥基末端3 3種不同類型的疏水結(jié)構(gòu)域?qū)?yīng)于種不同類型的疏水結(jié)構(gòu)域?qū)?yīng)于3 3種不種不同的酶分子：同的酶分子：I I型；型；型；尾部疏水性型；尾部疏水性AChEAChE。 昆蟲，昆蟲，AChEAChE簡單，缺少膠質(zhì)樣尾的不對稱分子和簡單，缺少膠質(zhì)樣尾的不對稱分子和球形的四聚體分子，主要以球形的四聚體分子，主

5、要以GPLGPL（乙醇胺（乙醇胺- -多聚糖多聚糖- -磷脂磷脂酰肌醇酰肌醇 ）錨著于膜上的二聚體形式存在，其次是）錨著于膜上的二聚體形式存在，其次是GPLGPL單體，另有極少量非兩親的二聚體和單體分子。單體，另有極少量非兩親的二聚體和單體分子。 （1 1） AChEAChE的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性 同一生物的不同同一生物的不同AChEAChE分子，其分子大小、形狀、分子，其分子大小、形狀、溶解性等理化性質(zhì)存在差異，但這些不同的酶分子卻溶解性等理化性質(zhì)存在差異，但這些不同的酶分子卻具有相同的底物催化特性，其原因在于具有相同的底物催化特性，其原因在于AChEAChE氨基端的氨

6、基端的氨基酸序列在不同酶分子之間完全相同氨基酸序列在不同酶分子之間完全相同。該相同的氨。該相同的氨基酸序列包含了基酸序列包含了AChEAChE完成其催化功能所必須的所有氨完成其催化功能所必須的所有氨基酸殘基。因此，該段相同的氨基酸序列也叫做基酸殘基。因此，該段相同的氨基酸序列也叫做AChEAChE的催化亞基的催化亞基。與催化亞基羧基端連接的不同結(jié)構(gòu)域決。與催化亞基羧基端連接的不同結(jié)構(gòu)域決定著酶分子的類型和酶分子的理化特性。定著酶分子的類型和酶分子的理化特性。 （1 1） AChEAChE的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性的基因結(jié)構(gòu)及分子多態(tài)性（2 2） AChEAChE的分布的分布 主要分布在神經(jīng)肌肉組織

7、。主要分布在神經(jīng)肌肉組織。昆蟲：中樞神經(jīng)昆蟲：中樞神經(jīng) ；肌肉、血淋巴；肌肉、血淋巴 脊椎動(dòng)物：中樞、周圍脊椎動(dòng)物：中樞、周圍 神經(jīng)組織中的神經(jīng)組織中的AChEAChE主要是球型。主要是球型。 電鰩肌肉中的電鰩肌肉中的AChEAChE幾乎全部為幾乎全部為A A1212型。哺乳動(dòng)物肌型。哺乳動(dòng)物肌肉肉AChEAChE呈多型性，主要為呈多型性，主要為A A1212AChEAChE，也含有其他分子型，也含有其他分子型AchEAchE。 催化亞基催化亞基是由是由1515個(gè)個(gè)螺旋、螺旋、1111個(gè)中央混合個(gè)中央混合折疊折疊和 一 個(gè)和 一 個(gè) N N 端 的 短 的端 的 短 的 3 3 束束 折 疊

8、組 成 的 大 小 為折 疊 組 成 的 大 小 為454560606565的橢球形分子；的橢球形分子；螺旋、螺旋、折疊片折疊片在晶體中的含量分別為在晶體中的含量分別為1515、3030，折疊片位于橢折疊片位于橢球形分子的中央而被球形分子的中央而被螺旋所包圍。螺旋所包圍。 該分子結(jié)構(gòu)最明顯的特點(diǎn)是在球形分子的表面有該分子結(jié)構(gòu)最明顯的特點(diǎn)是在球形分子的表面有一向內(nèi)凹陷的又深又窄的一向內(nèi)凹陷的又深又窄的“峽谷峽谷”(gorge)(gorge)，峽谷的，峽谷的深度達(dá)到深度達(dá)到20 20 ，相對于入口處其底部更加擴(kuò)展。，相對于入口處其底部更加擴(kuò)展。 （3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋

9、白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) （3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) AChE AChE是一個(gè)異構(gòu)化酶，它有三類作用部位：是一個(gè)異構(gòu)化酶，它有三類作用部位：催化部催化部位、結(jié)合部位及異構(gòu)化部位位、結(jié)合部位及異構(gòu)化部位。 催化部位和結(jié)合部位催化部位和結(jié)合部位構(gòu)成該構(gòu)成該酶的活性中心酶的活性中心。 催化部位：催化部位：又叫酯動(dòng)部位，對乙酰膽堿、有機(jī)磷和又叫酯動(dòng)部位，對乙酰膽堿、有機(jī)磷和氨基甲酸酯發(fā)生?；荚谶@個(gè)部位，絲氨酸的氨基甲酸酯發(fā)生?；荚谶@個(gè)部位，絲氨酸的OHOH基；基； 結(jié)合部位：結(jié)合部位：催化部位周圍的許多氨基酸殘基都有可催化部位周圍的許多氨基酸殘基都有可能成為能成為

10、結(jié)合部位結(jié)合部位，主要有陰離子部位、疏水部位、電荷，主要有陰離子部位、疏水部位、電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體部位、靛酚結(jié)合部位、巰基結(jié)合部位等；轉(zhuǎn)移復(fù)合體部位、靛酚結(jié)合部位、巰基結(jié)合部位等； 異構(gòu)化部位：異構(gòu)化部位：又叫外周離子部位。又叫外周離子部位。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：催化三聯(lián)體。催化三聯(lián)體。AChEAChE的催化中心的的催化中心的3 3個(gè)氨基酸殘基：第個(gè)氨基酸殘基：第200200位的絲氨酸位的絲氨酸(S200)(S200)、第、第327327位位的谷氨酸的谷氨酸(G327)(G327)、 第第440440位的組氨酸位的組氨酸

11、(H440)(H440)均位于峽谷內(nèi)，活性中心峽谷。這均位于峽谷內(nèi)，活性中心峽谷。這3 3個(gè)氨基個(gè)氨基酸組成稱為催化三聯(lián)體，即酸組成稱為催化三聯(lián)體，即Ser200-Glu327-His440Ser200-Glu327-His440。在水解。在水解AchAch時(shí)，位于谷底向上時(shí)，位于谷底向上0.4nm0.4nm處的活性位點(diǎn)處的活性位點(diǎn)Ser200Ser200的羥基靠近的羥基靠近AchAch羰基的碳原子，羰基上的氧通過氫原子結(jié)合羰基的碳原子，羰基上的氧通過氫原子結(jié)合到到Glu119Glu119、Tyr121Tyr121或或Ala201Ala201位的兩個(gè)酰胺骨架上而得到穩(wěn)定。底物位的兩個(gè)酰胺骨架上

12、而得到穩(wěn)定。底物AchAch的季銨離子通過的季銨離子通過靜電作用和靜電作用和AChEAChE的陰離子亞位點(diǎn)結(jié)合。而的陰離子亞位點(diǎn)結(jié)合。而AchAch的親電子羰基碳原子分兩步與的親電子羰基碳原子分兩步與AChEAChE中酯動(dòng)中酯動(dòng)部位的部位的SerSer的羥基發(fā)生作用。首先是的羥基發(fā)生作用。首先是酶與底物結(jié)合形成可逆的復(fù)合體，酶與底物結(jié)合形成可逆的復(fù)合體，SerSer的羥基攻擊的羥基攻擊AchAch的親電子羰基上的碳原子，導(dǎo)致酶被乙?；歪尫拍憠A；第二步是水分子中電負(fù)性的親電子羰基上的碳原子，導(dǎo)致酶被乙酰化和釋放膽堿；第二步是水分子中電負(fù)性的氧原子進(jìn)攻乙?；鶊F(tuán)中的親電子的碳原子，形成正常的酶和

13、乙酸。的氧原子進(jìn)攻乙酰化基團(tuán)中的親電子的碳原子，形成正常的酶和乙酸。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：膽堿結(jié)合部位。膽堿結(jié)合部位。峽谷內(nèi)壁四周的芳基氨基酸殘基在峽谷內(nèi)壁四周的芳基氨基酸殘基在AChEAChE與底物的結(jié)合過程中起重要作用。與底物的結(jié)合過程中起重要作用。第第8484位的色氨酸位的色氨酸(W84)(W84)、330330位的酪氨酸位的酪氨酸(Y330)(Y330)或苯丙氨酸或苯丙氨酸(F330)(F330)、442442位的酪氨酸位的酪氨酸(Y442)(Y442)，其中的任何其中的任何1 1個(gè)定向致突變，都顯個(gè)定向致突

14、變，都顯著的降低著的降低AChEAChE與底物或配體的親和力和酶的活性，上述與底物或配體的親和力和酶的活性，上述3 3個(gè)芳基氨基酸殘基與個(gè)芳基氨基酸殘基與G199G199一起構(gòu)成了一起構(gòu)成了AChEAChE活性中心底活性中心底物與酶的結(jié)合部位。物與酶的結(jié)合部位。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：?；诖?。酰基口袋。峽谷內(nèi)壁一側(cè)，分布著峽谷內(nèi)壁一側(cè)，分布著兩個(gè)苯丙氨酸兩個(gè)苯丙氨酸(F288(F288、F290)F290)，兩者構(gòu)成了，兩者構(gòu)成了AChEAChE的的“?；诖；诖?acyl (acyl pocket)pocke

15、t)，F(xiàn)288F288、F290F290通過其芳環(huán)側(cè)鏈向通過其芳環(huán)側(cè)鏈向“峽谷峽谷”內(nèi)伸內(nèi)伸展，限制活性中心空間范圍展，限制活性中心空間范圍，從而限制結(jié)構(gòu)較大的底物，從而限制結(jié)構(gòu)較大的底物或配體分子進(jìn)入活性中心?；蚺潴w分子進(jìn)入活性中心。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：氧陰離子洞。氧陰離子洞。氧陰離子洞（氧陰離子洞（oxyanion holeoxyanion hole）可能是）可能是由由Gly118Gly118、Gly119Gly119和和Ala201Ala201的主鏈氮原子與羰基氧相互的主鏈氮原子與羰基氧相互作用，以及酯鍵的氧

16、與作用，以及酯鍵的氧與His440His440的咪唑基相互作用共同構(gòu)的咪唑基相互作用共同構(gòu)成成。Gly119Gly119作為底物結(jié)合位點(diǎn)的陰離子成分，與底物中作為底物結(jié)合位點(diǎn)的陰離子成分，與底物中4 4甲基的碳或膽堿的甲基的碳或膽堿的碳原子緊密接觸。碳原子緊密接觸。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：外周陰離子部位。外周陰離子部位。在峽谷入口處，橢球形分子的外表面主要是由一些在峽谷入口處，橢球形分子的外表面主要是由一些帶負(fù)電的氨基帶負(fù)電的氨基酸酸Tyr70Tyr70、Tyr121Tyr121、Trp290Trp290和和Asp72

17、Asp72，組成了，組成了AChEAChE的的外周陰離子部位外周陰離子部位(PAS)(PAS)。配體結(jié)合于。配體結(jié)合于PASPAS后，可以后，可以改變酶活性中心的立體構(gòu)型，影響酶與底物或與其它配體的親和力改變酶活性中心的立體構(gòu)型，影響酶與底物或與其它配體的親和力。不同。不同的配體結(jié)合于的配體結(jié)合于PASPAS的不同位點(diǎn)，但所有配體的結(jié)合位點(diǎn)中均包含第的不同位點(diǎn)，但所有配體的結(jié)合位點(diǎn)中均包含第7272位的精氨酸和第位的精氨酸和第279279位的色氨酸。位的色氨酸。PASPAS的存在有助于提高的存在有助于提高AChEAChE催化效率：乙酰膽堿進(jìn)入活性中心之前，催化效率：乙酰膽堿進(jìn)入活性中心之前，先

18、通過靜電吸引結(jié)合于先通過靜電吸引結(jié)合于PASPAS，然后順勢滑入到峽谷內(nèi)并進(jìn)一步擴(kuò)散到活性中心，從而加，然后順勢滑入到峽谷內(nèi)并進(jìn)一步擴(kuò)散到活性中心，從而加快底物與活性中心的結(jié)合進(jìn)程快底物與活性中心的結(jié)合進(jìn)程；另外，；另外，PASPAS可能還與高濃度底物對酶活性的抑制作用有可能還與高濃度底物對酶活性的抑制作用有關(guān)。關(guān)。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：芳香族基氨基酸形成谷內(nèi)表面及芳香引導(dǎo)（芳香族基氨基酸形成谷內(nèi)表面及芳香引導(dǎo)（aromatic guidancearomatic guidance）機(jī)制）機(jī)制。峽谷內(nèi)壁四。峽谷內(nèi)壁四周

19、主要是由周主要是由1414個(gè)疏水的芳香族基氨基酸個(gè)疏水的芳香族基氨基酸(Tyr70(Tyr70、Trp80Trp80、Trp114Trp114、Tyr121Tyr121、Tyr130Tyr130、Trp233Trp233、Trp279Trp279、Phe288Phe288、Phe290Phe290、Phe330Phe330、Phe331Phe331、Tyr334Tyr334、Trp432Trp432和和Tyr442)Tyr442)組成組成。高度保守。峽谷中上部芳香補(bǔ)丁（。高度保守。峽谷中上部芳香補(bǔ)丁（aromatic patcharomatic patch），它們），它們在在AChEAChE與

20、底物的結(jié)合過與底物的結(jié)合過程中起重要作用程中起重要作用。谷壁表面疏水，可將谷壁表面疏水，可將AchAch吸收到低親和性部位，這就是芳香族氨基酸吸收到低親和性部位，這就是芳香族氨基酸殘疾所形成的芳香引導(dǎo)機(jī)制。殘疾所形成的芳香引導(dǎo)機(jī)制。反應(yīng)產(chǎn)物膽堿從谷中有效地、快速地清除也可能采取同反應(yīng)產(chǎn)物膽堿從谷中有效地、快速地清除也可能采取同樣的機(jī)制。樣的機(jī)制。谷內(nèi)芳香族氨基酸殘疾的作用有可能加速底物向活性中心的擴(kuò)散谷內(nèi)芳香族氨基酸殘疾的作用有可能加速底物向活性中心的擴(kuò)散。（3 3） AChEAChE酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn)酶蛋白結(jié)構(gòu)及功能位點(diǎn) 7 7個(gè)功能位點(diǎn)：個(gè)功能位點(diǎn)：“后門后門”及其開放機(jī)制。及其開放機(jī)制

21、。由由CysCys（半胱氨酸）（半胱氨酸）6767Cys95Cys95之間的之間的“”嚕噗（環(huán)）組成的活瓣樣過渡構(gòu)象。嚕噗（環(huán)）組成的活瓣樣過渡構(gòu)象。后門開放后門開放在酶的催化功能上具有重要的意義在酶的催化功能上具有重要的意義。將乙酰膽堿水解為乙酸及膽堿。將乙酰膽堿水解為乙酸及膽堿。 乙酰膽堿具體被水解的過程，可以分為乙酰膽堿具體被水解的過程，可以分為五步五步： （1 1）乙酰膽堿結(jié)合到陰離子部位上，它的銨氮）乙酰膽堿結(jié)合到陰離子部位上，它的銨氮的陽電荷與陰離子部位的陰電荷結(jié)合；的陽電荷與陰離子部位的陰電荷結(jié)合； （4 4）AChEAChE的功能的功能 （2 2）形成了酶與乙酰膽堿的）形成了酶

22、與乙酰膽堿的復(fù)合體復(fù)合體 (EAX)(EAX)；Kd = Kd = K K+1+1 /K /K-1-1解離常數(shù)、親和力常數(shù)；解離常數(shù)、親和力常數(shù)； K K+1+1結(jié)合速率結(jié)合速率常數(shù)；常數(shù)；K K-1-1解離速率常數(shù)；解離速率常數(shù)；KdKd愈小，愈小， E EAX AX 愈大愈大（親合（親合力愈大）力愈大） （4 4）AChEAChE的功能的功能K+1K-1K2XK3EAXEAXAEAEK+1K-1K2XK3反應(yīng)式：反應(yīng)式：EAX EAX AE AE（4 4）AChEAChE的功能的功能 因此，整個(gè)催化過程可以表示為：因此，整個(gè)催化過程可以表示為： CH3COOC2H4N+(CH3)3 kd(

23、k-l/k+l)，k2及及k3在乙酰膽堿的情況下都發(fā)生得極快，特別是在乙酰膽堿的情況下都發(fā)生得極快，特別是k3(去乙?；饔萌ヒ阴；饔?，只需百分之一毫秒。分解后產(chǎn)生的膽堿重新被突觸前膜所吸收，乙酸被一般細(xì)胞均，只需百分之一毫秒。分解后產(chǎn)生的膽堿重新被突觸前膜所吸收，乙酸被一般細(xì)胞均能吸收。它們與輔酶能吸收。它們與輔酶A結(jié)合，形成乙酰輔酶結(jié)合，形成乙酰輔酶A，然后，運(yùn)送到前突觸中，在膽堿乙酰轉(zhuǎn)，然后，運(yùn)送到前突觸中，在膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的作用下重新合成乙酰膽堿。移酶的作用下重新合成乙酰膽堿。 （4 4）AChEAChE的功能的功能H2OAChEK+1K-1K2XK3CH3COOHHOC2H4N(

24、CH3)3EAXEAXAEAEAChE酶與乙酰膽堿的季銨基團(tuán)N+(CH3)3結(jié)合 圖5 久效磷對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A(yù) 痙攣，示足、翅異常；B 死亡，示足異常、口器伸出；C 興奮；D 痙攣，示嘔吐；E 昏迷；F 對照；G 死亡ABCDEFG2、OP殺蟲劑對殺蟲劑對AChE抑制作用抑制作用圖6 辛硫磷對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A(yù) 昏迷，示足、翅異常，且口器伸出；B 興奮；C痙攣；D 昏迷，示體皺縮，且拉出部分直腸；E 對照；F 死亡；G 嘔吐致濾紙變色ABCDEFG圖7 馬拉松對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A(yù) 昏迷，示口器、足異常；B 昏迷，示足、翅異常；C死亡，示產(chǎn)卵部分伸出，足、翅異常；D 興奮；E 痙

25、攣；F 對照；G 死亡ABCDEFG 分為興奮、痙攣、昏迷和死亡四個(gè)階段。興奮分為興奮、痙攣、昏迷和死亡四個(gè)階段。興奮期的主要癥狀為：試蟲的運(yùn)動(dòng)速度、強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，期的主要癥狀為：試蟲的運(yùn)動(dòng)速度、強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，不停地爬動(dòng)或起飛；痙攣期的主要特點(diǎn)是試蟲的觸角不停地爬動(dòng)或起飛；痙攣期的主要特點(diǎn)是試蟲的觸角、口器、足、翅等器官顫抖、抽搐，反吐胃液，排泄、口器、足、翅等器官顫抖、抽搐，反吐胃液，排泄異常，甚至?xí)鲋蹦c，或生殖器外伸，難以縮回；異常，甚至?xí)鲋蹦c，或生殖器外伸，難以縮回；昏迷期的特點(diǎn)為試蟲靜臥不動(dòng)，但對機(jī)械刺激有反應(yīng)昏迷期的特點(diǎn)為試蟲靜臥不動(dòng)，但對機(jī)械刺激有反應(yīng)；死亡期的特點(diǎn)為試蟲體

26、壁干燥，體軀皺縮，體長僅；死亡期的特點(diǎn)為試蟲體壁干燥，體軀皺縮，體長僅為對照的一半。另外，在興奮前，試蟲有一定的安靜為對照的一半。另外，在興奮前，試蟲有一定的安靜期。期。有機(jī)磷類殺蟲藥劑的致毒癥狀有機(jī)磷類殺蟲藥劑的致毒癥狀K+1K-1K2XK3（2） 酶活性的恢復(fù)酶活性的恢復(fù) 酶經(jīng)磷酰化后，雖然水解作用極酶經(jīng)磷?；?，雖然水解作用極為緩慢，但仍然能自發(fā)地放出磷酸并使酶復(fù)活，這一反為緩慢，但仍然能自發(fā)地放出磷酸并使酶復(fù)活，這一反應(yīng)稱為應(yīng)稱為自發(fā)復(fù)活作用自發(fā)復(fù)活作用或或脫磷酰化作用脫磷?；饔?。 EP+H2O EH+P一一OH 自發(fā)復(fù)活速度與抑制劑的離去基團(tuán)無關(guān)，而取決自發(fā)復(fù)活速度與抑制劑的離去基

27、團(tuán)無關(guān)，而取決于磷原子上殘留的取代基以及酶的來源。于磷原子上殘留的取代基以及酶的來源。親核試劑親核試劑攻擊攻擊磷?；钢械牧柞；钢械腜原子而取代它們。原子而取代它們。AChE復(fù)活劑復(fù)活劑：羥胺：羥胺(NH2OH)（弱）、肟、羥肟酸（強(qiáng)）引入陽離子活性更（弱）、肟、羥肟酸（強(qiáng)）引入陽離子活性更強(qiáng)。強(qiáng)。（解磷定）（3） 磷?；傅睦匣柞；傅睦匣?老化：老化：指磷?；冈诨謴?fù)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)指磷酰化酶在恢復(fù)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)，以至于羥胺類的藥物不能使酶恢復(fù)活性。老化現(xiàn)象是，以至于羥胺類的藥物不能使酶恢復(fù)活性。老化現(xiàn)象是由于二烷基磷酰酶的脫烷基反應(yīng)造成的。由于二烷基磷酰酶的脫烷基反應(yīng)造

28、成的。 磷?；傅睦匣俾逝c磷?；傅睦匣俾逝c磷?；系耐榛柞；系耐榛嘘P(guān)。二乙有關(guān)。二乙基磷?；咐匣徛谆?、仲烷基及芐基（苯甲基基磷?；咐匣徛?，但甲基、仲烷基及芐基（苯甲基）酯的老化速度要快得多。）酯的老化速度要快得多。 老化反應(yīng)速度取決于非酶的化學(xué)力，發(fā)生烷基磷酸老化反應(yīng)速度取決于非酶的化學(xué)力，發(fā)生烷基磷酸酯基酯基C一一O鍵的斷裂。因此，酶如果受烷基化能力高的鍵的斷裂。因此，酶如果受烷基化能力高的磷酸酯的抑制，老化現(xiàn)象易于發(fā)生。磷酸酯的抑制，老化現(xiàn)象易于發(fā)生。 有機(jī)磷化合物的結(jié)構(gòu)與其對有機(jī)磷化合物的結(jié)構(gòu)與其對AChEAChE的抑制作用有關(guān)。的抑制作用有關(guān)。 含含P=SP=

29、S鍵。鍵。在離體情況下不能抑制在離體情況下不能抑制AChEAChE或抑制作用很或抑制作用很低，但在活體情況下，低，但在活體情況下，P=SP=S轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為P=OP=O后，則對后，則對AChEAChE抑制抑制可增強(qiáng)幾百倍，甚至幾千倍。例如，對硫磷轉(zhuǎn)化為對氧可增強(qiáng)幾百倍，甚至幾千倍。例如，對硫磷轉(zhuǎn)化為對氧磷后對磷后對AChEAChE的抑制作用增強(qiáng)的抑制作用增強(qiáng)1000010000倍以上。倍以上。2 2、OPOP殺蟲劑對殺蟲劑對AChEAChE抑制作用抑制作用 苯基磷酸酯的間位引入取代基苯基磷酸酯的間位引入取代基，如甲基對硫磷苯環(huán)，如甲基對硫磷苯環(huán)的間位引入甲基稱為殺螟硫磷，毒性的間位引入甲基稱為殺

30、螟硫磷，毒性1/1801/180，殺蟲活性相，殺蟲活性相當(dāng)。原因：大大地增強(qiáng)了對家蠅當(dāng)。原因：大大地增強(qiáng)了對家蠅AChEAChE的抑制作用，而降的抑制作用，而降低了對哺乳動(dòng)物低了對哺乳動(dòng)物AChEAChE活性?；钚?。原因：昆蟲，原因：昆蟲，AChEAChE的陰離子部位與酯動(dòng)部位的陰離子部位與酯動(dòng)部位之間的距離位之間的距離位0.50.50.55nm0.55nm，而在哺乳動(dòng)物，而在哺乳動(dòng)物0.430.430.47nm0.47nm，苯環(huán)間位烷基與磷原子的距，苯環(huán)間位烷基與磷原子的距離為離為0.520.520.62nm0.62nm，因而間位烷基能很好地附著于昆蟲的陰離子部位，使酯與其的親和，因而間位烷

31、基能很好地附著于昆蟲的陰離子部位，使酯與其的親和力增強(qiáng)，促進(jìn)酶抑制劑復(fù)合物的形成；而哺乳動(dòng)物力增強(qiáng)，促進(jìn)酶抑制劑復(fù)合物的形成；而哺乳動(dòng)物AChEAChE卻因?yàn)榫嚯x匹配性差而不利于卻因?yàn)榫嚯x匹配性差而不利于酶抑制劑復(fù)合物的形成，親和力就不強(qiáng)。這就是這類化合物具有選擇毒性的原因所在酶抑制劑復(fù)合物的形成，親和力就不強(qiáng)。這就是這類化合物具有選擇毒性的原因所在。 另外，另外，有機(jī)磷的手性對有機(jī)磷的手性對AChEAChE的抑制作用也有影響的抑制作用也有影響。2 2、OPOP殺蟲劑對殺蟲劑對AChEAChE抑制作用抑制作用1. 1. 抑制神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育：抑制神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育： AChEAChE的催化作

32、用能增強(qiáng)神經(jīng)軸突的生長，因而，在的催化作用能增強(qiáng)神經(jīng)軸突的生長，因而，在AChEAChE活性被有機(jī)磷殺蟲劑抑活性被有機(jī)磷殺蟲劑抑制后，即使未致死亡，機(jī)體神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育也受到阻礙。毒死蜱可以抑制制后，即使未致死亡，機(jī)體神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育也受到阻礙。毒死蜱可以抑制PC12PC12細(xì)胞的有絲分裂和軸突的長出，抑制神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞的有絲分裂和軸突的長出，抑制神經(jīng)細(xì)胞DNADNA的合成，在遠(yuǎn)低于使的合成，在遠(yuǎn)低于使AChEAChE活性抑制活性抑制所需要的濃度時(shí)即可引起與腦發(fā)育有關(guān)的分子所需要的濃度時(shí)即可引起與腦發(fā)育有關(guān)的分子-磷酸化的磷酸化的CaCa2+2+ cAMPcAMP介導(dǎo)的反應(yīng)介導(dǎo)的反應(yīng)元件結(jié)合

33、蛋白元件結(jié)合蛋白(CREB)(CREB)的活性增加?？梢?，有機(jī)磷殺蟲劑不僅具有膽堿能毒性，還具的活性增加?？梢姡袡C(jī)磷殺蟲劑不僅具有膽堿能毒性，還具有非膽堿能毒性作用。有非膽堿能毒性作用。 有機(jī)磷殺蟲劑的其他作用機(jī)理：有機(jī)磷殺蟲劑的其他作用機(jī)理：有機(jī)磷殺蟲劑的其他作用機(jī)理：有機(jī)磷殺蟲劑的其他作用機(jī)理： 2. 2. 抑制乙酰膽堿受體：抑制乙酰膽堿受體：樂果可以增強(qiáng)肌細(xì)胞膜上的樂果可以增強(qiáng)肌細(xì)胞膜上的nAChRnAChR的表達(dá)。它可通過結(jié)的表達(dá)。它可通過結(jié)合到非競爭性位點(diǎn)改變該受體的構(gòu)型或是直接阻斷合到非競爭性位點(diǎn)改變該受體的構(gòu)型或是直接阻斷nAChRnAChR通道而抑制其功能。通道而抑制其功能。

34、 3. 3. 影響神經(jīng)突觸的影響神經(jīng)突觸的AChACh的釋放：的釋放：毒死蜱可以作用于突觸膜上的自主型毒死蜱可以作用于突觸膜上的自主型nAChRnAChR，抑，抑制這些自主受體的功能，從而影響制這些自主受體的功能，從而影響AChACh的釋放。的釋放。 此外，有機(jī)磷殺蟲劑還對大腦突觸體的鈣離子通道功能有抑制作用，例如：甲此外，有機(jī)磷殺蟲劑還對大腦突觸體的鈣離子通道功能有抑制作用，例如：甲胺磷胺磷(methamidophos)(methamidophos)可以使腦突觸體鈣攝取減少，說明甲胺磷影響了膜上的電壓敏可以使腦突觸體鈣攝取減少，說明甲胺磷影響了膜上的電壓敏感型鈣離子通道。感型鈣離子通道。 圖

35、圖8 滅多威對家蠅和粘蟲的致毒癥狀滅多威對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A(yù) 昏迷，示翅、足異常；昏迷，示翅、足異常；B 興奮；興奮；C 痙攣；痙攣；D 、E 昏迷；昏迷；F 死亡；死亡；G 對照對照ABCDEFG3 3、氨基甲酸酯類對乙酰膽堿酯酶的抑制作用、氨基甲酸酯類對乙酰膽堿酯酶的抑制作用圖圖9 呋喃丹對粘蟲的致毒癥狀呋喃丹對粘蟲的致毒癥狀A(yù) 痙攣；痙攣；B 昏迷；昏迷；C 死亡；死亡；D 對照對照圖圖10 丁硫克百威對丁硫克百威對家蠅的致毒癥狀家蠅的致毒癥狀A(yù) 痙攣；痙攣；B 昏迷；昏迷；ABCDAB致毒癥狀致毒癥狀主要分為興奮、痙攣、昏迷和死亡四個(gè)階段。各主要分為興奮、痙攣、昏迷和死亡四個(gè)階段。

36、各階段的癥狀特點(diǎn)和有機(jī)磷殺蟲藥劑的幾乎相同，即：在興階段的癥狀特點(diǎn)和有機(jī)磷殺蟲藥劑的幾乎相同，即：在興奮期，主要癥狀為試蟲的運(yùn)動(dòng)速度加快、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度明顯增奮期，主要癥狀為試蟲的運(yùn)動(dòng)速度加快、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)；痙攣期的主要特點(diǎn)是試蟲的觸角、口器、足、翅等器強(qiáng)；痙攣期的主要特點(diǎn)是試蟲的觸角、口器、足、翅等器官顫抖、抽搐，反吐胃液，排泄異常，甚至?xí)鲋蹦c，官顫抖、抽搐，反吐胃液，排泄異常，甚至?xí)鲋蹦c，或生殖器外伸，難以縮回；昏迷期的特點(diǎn)為試蟲靜臥不動(dòng)或生殖器外伸，難以縮回；昏迷期的特點(diǎn)為試蟲靜臥不動(dòng)，但對機(jī)械刺激有反應(yīng)；死亡試蟲的體壁干燥，體軀皺縮，但對機(jī)械刺激有反應(yīng)；死亡試蟲的體壁干燥，體軀皺

37、縮，體長僅為對照的一半。，體長僅為對照的一半。 和有機(jī)磷類的區(qū)別主要表現(xiàn)在：氨基甲酸酯類藥劑和有機(jī)磷類的區(qū)別主要表現(xiàn)在：氨基甲酸酯類藥劑的作用速度快，處理后很快興奮，且興奮強(qiáng)度高，而有機(jī)的作用速度快，處理后很快興奮，且興奮強(qiáng)度高，而有機(jī)磷類作用速度慢，處理后有一明顯的安靜期，興奮強(qiáng)度弱磷類作用速度慢，處理后有一明顯的安靜期，興奮強(qiáng)度弱。與與OPOP差異：差異： K K3 3比乙酰化酶水解慢，但是比磷酰化酶水解快比乙?；杆饴潜攘柞；杆饪斓枚唷Ｒ阴；傅膹?fù)活半衰期只有得多。乙酰化酶的復(fù)活半衰期只有0.1ms0.1ms左右，氨基甲左右，氨基甲酰化酶為幾分鐘到數(shù)小時(shí)，而磷?；笧閹仔r(shí)到

38、幾?；笧閹追昼姷綌?shù)小時(shí)，而磷?；笧閹仔r(shí)到幾十天，甚至永不復(fù)活。十天，甚至永不復(fù)活。 無老化無老化 治療，阿托品效好，酶復(fù)活劑（治療，阿托品效好，酶復(fù)活劑（2-PAM2-PAM、4-PAM4-PAM、雙復(fù)磷、雙復(fù)磷 ）無效）無效3 3、氨基甲酸酯類對乙酰膽堿酯酶的抑制作用、氨基甲酸酯類對乙酰膽堿酯酶的抑制作用總之：總之： 二者均是二者均是AChEAChE的不正常底物，為酯動(dòng)部位抑制劑（的不正常底物，為酯動(dòng)部位抑制劑（有時(shí)也稱為酸轉(zhuǎn)移抑制劑）。有機(jī)磷或氨基甲酸酯有時(shí)也稱為酸轉(zhuǎn)移抑制劑）。有機(jī)磷或氨基甲酸酯與與AChEAChE絲氨酸的羥基結(jié)合絲氨酸的羥基結(jié)合，使，使AChEAChE磷?；虬被?/p>

39、甲?；?，磷?；虬被柞；幢患幢灰种埔种?，去磷?；枰獛讉€(gè)月的時(shí)間，而去氨基甲酰，去磷酰化需要幾個(gè)月的時(shí)間，而去氨基甲酰化也需要幾個(gè)小時(shí)左右，但是去乙?；灰獛追种缓粱残枰獛讉€(gè)小時(shí)左右，但是去乙?；灰獛追种缓撩?。這樣導(dǎo)致突觸部位秒。這樣導(dǎo)致突觸部位積累大量的乙酰膽堿積累大量的乙酰膽堿，突觸后膜，突觸后膜的乙酰膽堿受體不斷地被激活，突觸后神經(jīng)纖維長期處的乙酰膽堿受體不斷地被激活，突觸后神經(jīng)纖維長期處于興奮狀態(tài)，中毒試蟲就表現(xiàn)出興奮狀態(tài)。但是過量的于興奮狀態(tài)，中毒試蟲就表現(xiàn)出興奮狀態(tài)。但是過量的乙酰膽堿又可乙酰膽堿又可造成去極化阻斷造成去極化阻斷，從而抑制了神經(jīng)傳導(dǎo)，從而抑制了神經(jīng)傳導(dǎo)

40、，使昆蟲在中毒后期逐漸地失去活動(dòng)能力，昏迷死亡。另使昆蟲在中毒后期逐漸地失去活動(dòng)能力，昏迷死亡。另外，神經(jīng)傳導(dǎo)的阻斷必然會(huì)影響到整個(gè)生理生化過程的外，神經(jīng)傳導(dǎo)的阻斷必然會(huì)影響到整個(gè)生理生化過程的失調(diào)與破壞。失調(diào)與破壞。 各種有機(jī)磷和氨基甲酸酯的抑制能力有很大的不各種有機(jī)磷和氨基甲酸酯的抑制能力有很大的不同，這決定于有機(jī)磷及氨基甲酸酯的化學(xué)特性，如磷原同，這決定于有機(jī)磷及氨基甲酸酯的化學(xué)特性，如磷原子的親電子性等；還決定于酶的特性，子的親電子性等；還決定于酶的特性，AChEAChE具有多種具有多種不同的結(jié)合部位，各種有機(jī)磷和氨基甲酸酯對他們的結(jié)不同的結(jié)合部位，各種有機(jī)磷和氨基甲酸酯對他們的結(jié)合能力不同，也就影響其催化作用；與合能力不同，也就影響其催化作用；與AChEAChE的異構(gòu)部的異構(gòu)部位的變化也有關(guān)，某些化合物的作用可整個(gè)改變酶的反位的變化也有關(guān)，某些化合物的作用可整個(gè)改變酶的反應(yīng)性。所以，各種有機(jī)磷酸酯及氨基甲酸的抑制能力不應(yīng)性。所以，各種有機(jī)磷酸酯及氨基甲酸的抑制能力不同，在很大程度上決定于它們與哪些部位起作用。同，在很大程度上決定于它們與哪些部位起作用。 催化亞基催化亞基是由是