第二章第1-3節(jié)-神經(jīng)毒劑的作用機理

第二章殺蟲劑的作用方式與機理

第二節(jié)神經(jīng)毒劑§1昆蟲的神經(jīng)生理§2神經(jīng)毒劑的作用機理§3乙酰膽堿激性突觸及其毒劑一、昆蟲的神經(jīng)構造軸突或側支的端叢不是直接相連的，而是以突觸(synapse)的形式相聯(lián)系；端叢與肌肉相連系，稱為神經(jīng)-肌肉聯(lián)接部（突觸）端叢§1昆蟲的神經(jīng)生理昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)從解剖學上可分為三類：1、中樞神經(jīng)系統(tǒng)

Centralnervoussystem2、交感神經(jīng)系統(tǒng)

Visceralnervoussystem3、周緣神經(jīng)系統(tǒng)Peripheralnervoussystem：Visceralnervoussystem昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)從解剖學上可分為三類：1、中樞神經(jīng)系統(tǒng)

Centralnervoussystem

腦食道下神經(jīng)節(jié)腹神經(jīng)索2、交感神經(jīng)系統(tǒng)

Visceralnervoussystem

（1）口道交感神經(jīng)系統(tǒng)（2）腹交感神經(jīng)系統(tǒng)（3）尾交感神經(jīng)系統(tǒng)3、周緣神經(jīng)系統(tǒng)Peripheralnervoussystem：Visceralnervoussystem二、昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)傳導神經(jīng)沖動的機制感受器傳入神經(jīng)元中間神經(jīng)元運動神經(jīng)元肌肉/腺體

刺激（物、化）突觸：介質(zhì)（化）1.興奮性細胞的電現(xiàn)象電信號動作電位刺激：引起機體或組織、細胞發(fā)生一定反應的內(nèi)外環(huán)境變化，即使可興奮細胞從靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)為活動狀態(tài)而發(fā)生興奮的各種適宜因素

。電、化學、物理等興奮：指機能活動由相對靜止變?yōu)橄鄬\動。興奮則是可興奮細胞受刺激后產(chǎn)生動作電位的過程。

抑制：指機能活動由相對運動變?yōu)橄鄬o止。興奮性：可興奮細胞接受刺激產(chǎn)生興奮（動作電位）的能力?？膳d奮細胞或興奮細胞:神經(jīng)、肌肉細胞及某些腺細胞都具有可以產(chǎn)生興奮與傳導的特征，故稱1.興奮性細胞的電現(xiàn)象膜電位(membranepotential，Em)：神經(jīng)細胞膜內(nèi)與膜外的電位差叫膜電位。膜內(nèi)為負，膜外為正。靜息電位(restingpotential,RP)：細胞未受刺激時，存在于細胞內(nèi)外兩側的電位差叫做靜息電位。2.膜電位靜息電位平衡電位

細胞靜息膜電位測量方法軸突(axon)：神經(jīng)細胞纖維，外覆神經(jīng)膜,半通透性

膜內(nèi)：Na+少K+多Cl-少A-多存在離子膜外：Na+多K+少Cl-多A-少濃度級差

幾乎不通自由通透完全不通膜電位靜息電位（restingpotential）靜息狀態(tài)下的膜電位（內(nèi)負外正）電位不處于零電位上，稱極化狀態(tài)靜息時電勢差膜電位的成因：2.膜電位靜息電位平衡電位

Cl的平衡電位(equilibriumpotential，Ecl)：化學濃度級差的力量引起Cl向內(nèi)擴散，而電的阻力阻止Cl進一步向內(nèi)擴散，勢必最后達到一個平衡。這時候電位的阻力與擴散壓力正好相等，這就是Cl的平衡電位(Ecl)。這個平衡電位顯然決定于濃度級差的大小，以及溫度等常數(shù)，它可以表示為，(Nernst方程式)，

Ecl是Cl的平衡電位，R是國際氣體常數(shù)(8.314焦耳/度/克分子)，T是絕對溫度(。K)，N是每一離子的單位電荷數(shù)，F(xiàn)是法拉第常數(shù)(9650O庫侖)，[CI]o是膜外的CI濃度，[Cl]l;是膜內(nèi)的Cl濃度，因此[Cl]o/[Cl]l是通過膜的Cl濃濃度級差。ECl=RTNFIn[Cl]0[Cl]1在形成膜電位后，離子泵不斷工作，利用ATP分解供應的能力不斷將鈉送出將鉀運入。故膜電位不是靜止的電位而是處于動態(tài)的平衡中。2.膜電位靜息電位平衡電位

K的平衡電位(EK)；Na的平衡電位(ENa)

實際上膜電位是鉀電位、鈉電位及氯電位的綜合。Goldman的定場公式：

RTPK[K+]i+PNa[Na+]i+PCl[Cl-]oEm=lnnFPK[K+]o+PNa[Na+]o+PCl[Cl-]i

Where:PK是K的相對通透性，PNa，Pcl。膜電位是由鉀的濃度級差及相對通透性，加上鈉的濃度級差及相對通透性，加上氯的濃度級差及相對通透性所共同決定。ENaEKEmt0+_圖1膜電位（Em），零電位（0），鉀的平衡電位（Ek）鈉的平衡電位（ENa），及鈉限閾軸突：神經(jīng)細胞纖維，外覆神經(jīng)膜—半通透性

膜內(nèi)：Na+少K+多Cl-少A-多存在離子膜外：Na+多K+少Cl-多A-少濃度級差

幾乎不通自由通透完全不通膜電位靜息電位（restingpotential）靜息狀態(tài)下的膜電位（內(nèi)負外正）電位不處于零電位上，稱極化狀態(tài)靜息時電勢差3.動作電位（actionpotential）的產(chǎn)生3.動作電位（actionpotential）的產(chǎn)生膜的電位差的改變稱為電生成過程,(electrogenesis)?；罨捍碳ひ鸬碾x子通導性的增加。反之為失活。膜的超極化(hyperpolarization)：因為膜本身是外正內(nèi)負，離子的流動使得外部更正，內(nèi)部更負。即原來的極化狀態(tài)加強了。如K外流，Cl內(nèi)流。

3.動作電位（actionpotential）的產(chǎn)生膜的去極化(depolarization)：由于離子通導性的改變使得膜外部的正電減少，內(nèi)部的負電也減少。如Na內(nèi)流、K失活、Cl失活。鈉限閾(t)：在軸突膜上，有一個鈉限閾(t)，當活化達到這一限閾時，不論刺激的強度有多大，它都發(fā)展到最大值。

由靜止電位產(chǎn)生動作電位時，主要為鈉及鉀離子通導性的改變，氯離子通導性基本不變。在一個刺激加在神經(jīng)膜上時，鈉通導性首先有一個暫時的、突然的改變，鈉極度活化，大量的Na進入膜內(nèi)，引起膜的去極化。膜電位向鈉的平衡電位靠近，電位有一個上升階段。但是，必須指出，要使這一去極化達到最高值，必須首先達到鈉限閾又稱閾值膜電位(約12一15mV)，一旦達到后，即形成一個不分級性的鈉活化。這個上升階段又稱為暫時流或暫時鋒(transientpeak)。因為鈉的活化只是暫時的，立即發(fā)生鈉的失活，同時，在膜電位發(fā)生去極化的時候，立即接著發(fā)生了鉀的活化，鉀的通導性增加，這使鉀離子流出，鈉的失活及鉀的活化這二者合起來，導致接著發(fā)生一個下降階段。

這個下降階段又稱為穩(wěn)態(tài)電流(steadystatecurrent），在這個階段，極化又恢復，因此，是恢復極化階段。這個上升與下降，不論刺激是什么，或其力量如何，只要達到限閾，就一定連著發(fā)生。膜電位恢復極化時，鉀的通導性下降，逐漸變回正常。在這一時候，鈉已完全失活，而鉀還有一些增加的通導性，鉀離子的繼續(xù)不斷流出，使膜變成超極化，也即膜電位比靜止時期更負，這就是正相(positivephase)。這時的膜電位又上升，因為在鉀的通導性增加時，有過多的鉀離子流到膜外，膜外鉀離子的積累，降低了鉀原來的濃度級差，當濃度級差小于電位壓力時，鉀離子又向內(nèi)流入，這個向內(nèi)的鉀電流造成了膜極短時的去極化。這個去極化的上升階段，稱為負后電位(negativeafterpotential)

。

靜息電位動作電位上升階段膜外Na+進入膜內(nèi)（去極化）下降階段Na+門關閉，K+流出去(復極化）正相過多K+流出負后電位K+內(nèi)流動作電位刺激（物理、化學）在興奮之后，也即動作電位完成之后，離子泵就開始工作，利用能量將進入的Na及流出的K分別送出及吸入，使膜內(nèi)外的離子分布恢復到原來狀態(tài)。在神經(jīng)興奮后的恢復期，需要能量開動鈉鉀離子泵，在動作電位發(fā)生時，以及在沖動傳導時，完全用不著離子泵。這就是說，在興奮時，離子泵是沒有作用的，它只在離子分布在動作電位產(chǎn)生中發(fā)生了改變后才起作用，恢復原來的離子分布及維持原來的濃度級差。4動作電位的傳播

動作電位的傳播電流具有“全或無”的性質(zhì)（有就是最大，無就是沒有），故動作電位的傳播強度不變。在產(chǎn)生動作電位中，膜的通導性、電流與電壓相互作用，根據(jù)歐姆定律這三者的關系表示為：E=IR。電壓箝位法：把電壓固定，觀察電流與通導性之間的關系（實際上固定的是膜電位）。電壓箝位法一般常與特殊的離子通導性的抑制劑共同使用。例如，河豚毒素（TTX）專門抑制鈉的通導性，而對于鉀的通導性完全沒有影響，而saxitoxin和batrchotoxin是增加鈉的通導性的。3，4二氨基吡啶是專門抑制鉀的通導性的抑制劑，而對于鈉的通導性完全沒有影響。采用這兩種方法得到三種信息：電流的振幅；電流的方向，是向內(nèi)還是向外；是哪種離子攜帶的電流。5.電流分析

6.突觸傳遞與神經(jīng)傳遞物質(zhì)突觸：神經(jīng)原與神經(jīng)原、神經(jīng)與肌肉、神經(jīng)與腺體。

突觸的結構：前一個神經(jīng)原的軸突分出許多小分支，接觸到后一個神經(jīng)原的分支的樹突上，或直接接觸到細胞體上。前一個神經(jīng)原的鈾突分支末端是突觸前膜，后一個神經(jīng)原的樹突(或細胞體)是突觸后膜，兩個膜中間是突觸間隙，約200-500?寬。小泡是神經(jīng)傳遞物質(zhì)的儲存器。

6.突觸傳遞與神經(jīng)傳遞物質(zhì)

神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter）：由神經(jīng)末梢釋放的傳送信息的化學物質(zhì)。乙酰膽堿(ACh)、去甲腎上腺素、多巴胺、γ-氨基丁酸、谷氨酸、章魚胺等。突觸的類型：根據(jù)突觸與后一神經(jīng)元的機能活動的影響可分為興奮性突觸，即引起后一神經(jīng)元興奮；抑制性突觸，即引起后一神經(jīng)元抑制。

突觸的傳遞過程和原理：神經(jīng)沖動突觸間隙中的Ca2＋進入突觸前膜內(nèi)小泡與突觸前膜愈合神經(jīng)傳遞物質(zhì)釋放神經(jīng)傳遞物質(zhì)是對突觸后膜上的受體起作用。突觸的傳遞過程和原理：神經(jīng)遞質(zhì)的類型不同所傳遞的信號有興奮性的、抑制性的：突觸前膜釋放的是興奮性遞質(zhì)(如谷氨酸)，則經(jīng)突觸傳遞后會提高突觸后膜對Na+的通透性，由于Na+內(nèi)流，引起后膜去極化，產(chǎn)生興奮性突觸后電位(EPSP)；突觸的傳遞過程和原理：若突觸前膜釋放的是抑制性遞質(zhì)(如γ-氨基丁酸)，則經(jīng)突觸傳遞后會提高后膜對Cl-的通透性，由于Cl-的內(nèi)流，引起后膜超極化(膜內(nèi)更負)，產(chǎn)生抑制性突觸后電位(IPSP)。遞質(zhì)與受體結合后會很快脫離，經(jīng)歷一個吸收或失活過程，以保證不斷準確有效地傳遞信息。神經(jīng)纖維之間靠突觸連接副交感神經(jīng)運動神經(jīng)-肌纖維突觸興奮性神經(jīng)遞質(zhì)膽堿能突觸神經(jīng)組織學和形態(tài)學髓鞘神經(jīng)--肌肉聯(lián)結部神經(jīng)細胞供氧昆蟲無單獨，交感神經(jīng)具一定副交感功能谷氨酸鹽全部在中央神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)無，是神經(jīng)鞘軸突分出幾個小枝刺激單個肌纖維氣管系統(tǒng)（擴散作用）脊椎動物有乙酰膽堿中央外周有(保護作用)“終板”來支配血液三、脊椎動物的神經(jīng)生理與昆蟲的神經(jīng)生理的比較Assignment2請詳述影響殺蟲劑通過表皮滲透的主要因素Requirement:Finish

inoneweek,inprintonWordCopy-pastemust

beavoided38參考答案表皮性質(zhì)（10分）：不同部，表皮構造不同。藥劑的理化性質(zhì)（50分）：①與脂溶性成比例，脂溶性越強，穿透性越強，②與農(nóng)藥的分配系數(shù)有關，分配系數(shù)越小，穿透性越強，③與物質(zhì)的解離程度、離子化程度成反比，④與表面張力有一定關系，表面張力越大，穿透力越小，⑤與表面的親和力有關，親和力越強，穿透力越強。輔助劑可提高殺蟲劑的穿透力（10分）：有機溶劑，油劑，去污劑，濕潤劑等不具脂溶性物質(zhì)的穿透（20）：①礦物質(zhì)農(nóng)藥宜被表皮吸收，②粉劑摩擦可在一定程度上提高表皮滲透，③納米農(nóng)藥與納米顆粒的粒度，表面特征及綜合電荷密度有關殺蟲劑有側向運轉(zhuǎn)（10分）§2神經(jīng)毒劑的作用機理神經(jīng)毒劑，均是阻斷神經(jīng)傳導，而不是直接殺死神經(jīng)細胞。Interferencewithsignaltransductioninthenerves.1.離子通道（ionchannel）：指在脂雙層膜中形成含水孔道的大分子復合物，也即貫穿于細胞膜，為膜內(nèi)外離子提供交換途徑的水性孔道（water-filledpore）。一類轉(zhuǎn)運離子的跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，由相似的幾個亞基或結構域圍筑而成。離子通道使鈉、鉀、鈣等順電化學梯度擴散。一、電壓門控離子通道及其毒劑結構域：介于二級和三級結構之間的另一種結構層次，指蛋白質(zhì)亞基結構中明顯分開的緊密球狀結構區(qū)域，又稱為轄區(qū)，為具有特定功能的獨立單元，多個結構域共同構成蛋白質(zhì)的功能。

§22.離子通道功能:參與細胞各種電信號的形成;調(diào)控信使Ca＋流;控制細胞體積;調(diào)節(jié)通過分泌細胞和重吸收組織上表皮細胞的離子體量等。

存在于所有的細胞膜，多種亞細胞結構膜上。

一、電壓門控離子通道及其毒劑§2從化學結構來看細胞信號分子包括：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂類和膽固醇衍生物等等。共同特點是：①特異性，只能與特定的受體結合；②高效性，幾個分子即可發(fā)生明顯的生物學效應，這一特性有賴于細胞的信號逐級放大系統(tǒng)；③可被滅活，完成信息傳遞后可被降解或修飾而失去活性，保證信息傳遞的完整性和細胞免于疲勞。細胞電信號？§2從產(chǎn)生和作用方式來看可分為內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部化學介導因子和氣體分子等四類。從溶解性又可分為：脂溶性信號分子，如甾類激素和甲狀腺素，可直接穿膜進入靶細胞，與胞內(nèi)受體結合形成激素-受體復合物，調(diào)節(jié)基因表達。細胞電信號？§2從產(chǎn)生和作用方式來看可分為內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部化學介導因子和氣體分子等四類。從溶解性又可分為：水溶性信號分子，如神經(jīng)遞質(zhì)、細胞因子和水溶性激素，不能穿過靶細胞膜，只能與膜受體結合，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換機制，通過胞內(nèi)信使（如cAMP）或激活膜受體的激酶活性（如受體酪氨酸激酶），引起細胞的應答反應。細胞電信號？§23.離子通道的活性：來自機體和細胞內(nèi)外環(huán)境的控制，對某些特殊的刺激如膜電位的變化、化學物質(zhì)、機械變形等。產(chǎn)生的化學信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姺磻x子通道是神經(jīng)系統(tǒng)中信號傳遞的基本單位。通道的反應稱為門控（gating），表現(xiàn)為通道的開啟和關閉，其實質(zhì)是通道蛋白構象的變化。開放的通道對不同種離子具有選擇通透性，106個/秒

一、電壓門控離子通道及其毒劑§22.離子通道的活性：離子通道作為可興奮性組織的基本興奮元件，在介導神經(jīng)、肌肉和突觸的電信號形成、傳導和傳遞種的作用，與酶在代謝中所處地位相似。實際信號的發(fā)生、傳播和調(diào)節(jié)，神經(jīng)遞質(zhì)釋放的控制，以及作用于細胞內(nèi)外環(huán)境電化學、機械的刺激轉(zhuǎn)換為電反應等，都是不同離子通道開、關和協(xié)同作用的結果。

一、電壓門控離子通道及其毒劑第二節(jié)

通道是如何識別不同的離子的呢？最簡單的方式是孔徑、孔道和離子的大小。如Ach受體通道的孔徑為6.5?Na＋通道為4?，

K＋通道為2.66?。一、電壓門控離子通道及其毒劑§2?ngstr?m=10-10meter根據(jù)通道開關的調(diào)控機制（門控機制）的不同，可分為：

(1)配體門控離子通道（受體控制性通道）

將化學信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?/p>

Ach受體、GABA受體等；

(2)電壓門控離子通道（電壓依賴性通道）開、關一方面由膜電位決定，另一方面與電位變化的時間有關(時間依賴性)。鈉通道、鉀通道等；離子通道（ionchannel）一、電壓門控離子通道及其毒劑§2根據(jù)通道開關的調(diào)控機制（門控機制）的不同，可分為：

(3)環(huán)核苷酸門控(CNG)通道這類通道在視覺和嗅覺方面的信號傳導中相當重要

(4)機械力敏感的離子通道當細胞受各種各樣的機械力刺激時開啟的離子通道離子通道（ionchannel）一、電壓門控離子通道及其毒劑§2一、電壓門控離子通道及其毒劑（一）電壓門控離子通道電壓門控離子通道的特性Na＋、K＋、Ca＋通道的一級結構具有明顯的同源性。通道是具有橫穿其中心的一個洞孔的跨膜大分子，分子外表面被糖基化。

§2一、電壓門控離子通道及其毒劑電壓門控離子通道的特性

主要功能特性為：選擇性過濾器（selectivitysensor）：通道的孔道相當窄，對離子起選擇性過濾作用，可區(qū)分Na＋、K＋、Ca＋、Cl－等；電壓傳感器（voltagesensor）：感受膜內(nèi)的電場，促使通道的構象改變，在效應上開放和關閉通道。門控（gating）

：由電壓引起的離子通道孔開啟和關閉時通道蛋白構象的變化?！?一、電壓門控離子通道及其毒劑電壓門控離子通道的特性

基本特性：選擇性的離子電導；依賴電壓的活化，使洞孔開啟；依賴電壓的失活終止離子流動?！?4.鈉離子通道的結構與功能化學上各有特點，但都包含一個由1800-2O00個氨基酸組成、分子量約為240-280kDa的糖蛋白亞單位。例如：大鼠腦神經(jīng)中的I、Ⅱ、Ⅲ型鈉離子通道都是由a亞單位(260kDa)、β1亞單位(36kDa)和β2亞單位(33kDa)組成的復合體。電鰻中鈉通道僅有一個a亞單位構成。一、電壓門控離子通道及其毒劑§2鈉離子通道的結構與功能Na+通道是一個結合在神經(jīng)軸突膜上的大型糖基化蛋白質(zhì)，存在關閉、開啟和失活三種空間構型，其構型之間的轉(zhuǎn)變受神經(jīng)膜電位變化的控制，也受到藥物的影響。鈉通道功能包括選擇性濾孔（selectivityfilter）（位于細胞外膜，允許適當大小和適當電荷的離子通過，鈉離子最容易通過）、閘門（gate）（位于內(nèi)膜，是通道的內(nèi)側口）、和電壓感受器（sensor）（位于內(nèi)外膜之間，對膜電位的變化很敏感，控制閘門的開閉），通道內(nèi)側有控制激活的m閘門和控制失活的h閘門。去極化時，m閘門打開，使鈉離子通過，持續(xù)去極化則h閘門關閉，極化時m閘門重新關閉，h閘門重新打開，鈉通道才會對去極化再次做反應。hm4.鈉離子通道的結構與功能化學上各有特點，但都包含一個由1800-2O00個氨基酸組成分子量約為240-280kDa的糖蛋白亞單位。一、電壓門控離子通道及其毒劑果蠅鈉通道的結構與脊椎動物鈉通道的結構基本相似。昆蟲的鈉通道不同于脊椎動物：①昆蟲鈉通道對TTX(tetrodotoxin,河豚毒素)阻斷的敏感性大10倍以上，②對擬除蟲菊酯類氯菊酯的敏感性大100倍以上，這是首次證明擬除蟲菊酯類殺蟲劑的選擇毒性的部分原因是由于最佳靶標部位親和性所致。§2α亞基是鈉通道的功能性亞單元，它由4個高度相似的同源結構域(D1-D4)圍成一個中心孔道，每一結構域有6個α螺旋跨膜片段(S1-S6)。每個結構域中S4片段的氨基酸序列高度保守，是通道的電壓感受器。該片段含有重復的結構特征：每隔2個疏水殘基即有一個帶正電的Arg或Lys殘基。該段氨基酸殘基的點突變或化學修飾會影響通道的激活功能。一、電壓門控離子通道及其毒劑§24.鈉離子通道的結構與功能

聯(lián)結S5和S6片段的發(fā)夾樣β折疊SS1和SS2(亦稱P區(qū))被嵌入膜內(nèi)，構成孔道襯里，與通道的離子選擇性有關。它的氨基酸殘基點突變會降低通道的離子選擇性以及諸如TTX類阻斷劑對通道的選擇性。鈉通道結構域III和IV的細胞內(nèi)連接環(huán)充當通道失活化門控襻，它可電壓依賴性地進入鈉通道的孔道內(nèi)口，進而堵塞孔道，致使通道失活。4.鈉離子通道的結構與功能一、電壓門控離子通道及其毒劑§2β1和β2亞單元則對α亞單元在膜上的定位以及穩(wěn)定性起著重要的輔助作用，并參與調(diào)節(jié)α亞單元的電壓敏感性和失活過程。一、電壓門控離子通道及其毒劑§24.鈉離子通道的結構與功能

神經(jīng)毒素有兩種類型：阻斷性的和調(diào)節(jié)性的。使通道處于開放狀態(tài)，并延長通道的開放時間。

阻斷性的藥物:蛤蚌毒素（STX）和河豚毒素（TTX）均是帶胍基的水溶性神經(jīng)毒素，帶正電荷的胍基部分伸入到鈉通道的狹窄部分――選擇性濾孔，與鈉通道壁的游離羥基相結合，毒素分子的其他部分因太大而堵塞了通道口，從而阻斷Na+離子流。對鈉通道的激活或失活狀態(tài)沒有影響，也不影響閘門的開放和關閉。

調(diào)節(jié)性的藥物:堿性水溶性毒素和脂溶性神經(jīng)毒素，如α－蝎毒素（LqTX）、海葵毒素（ATX），其作用特點是使失活過程變慢并不影響鈉通道的激活過程，它們和鈉通道的結合有明顯的電壓依賴性，受體位點位于通道外口處。

2.鈉離子通道的結構與功能第二節(jié)

在電壓門控鈉通道上至少存在9個不同的神經(jīng)毒素靶結合受體位點。按其在鈉通道的作用方式和受體位點的結構，它們可被分為三大類：①阻滯鈉電導的毒素；②作用于跨膜區(qū)域內(nèi)并影響電壓依賴性的毒素；③通過作用于胞外影響鈉通道電壓依賴性的毒素。2.鈉離子通道的結構與功能第二節(jié)

鈣離子與許多細胞功能有關。在興奮性細胞中，初始涉及的功能有細胞分泌、細胞內(nèi)移動、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、肌肉收縮、酶活性、膜電位、控制其他離子通道，最后涉及細胞毒性和死亡。細胞內(nèi)鈣離子濃度的調(diào)控使極為重要的。

3.鈣離子通道的結構與功能第二節(jié)K＋通道蛋白類同于Na＋或Ca＋通道中的一個同源結構，它是以類同于Na＋或Ca＋通道結構中的4個亞基的四聚體起作用。

5.鉀離子通道的結構與功能§2Ca＋從胞外內(nèi)流透過質(zhì)膜鈣離子通道。鈣通道是一種膜結合蛋白，它通過構象變化呈開放和關閉狀態(tài)，從而控制Ca＋流動。根據(jù)控制啟閉的因素主要分為電壓門控及激動劑－受體門控通道。一般由α1、α2、β、γ、δ5個亞基組成。6.鈣離子通道的結構與功能§2鈣離子通道的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，稱為載體。鈣離子與載體結合被轉(zhuǎn)運。這種蛋白質(zhì)與鈣離子的結合類似酶與底物的結合。6.鈣離子通道的結構與功能§2鈣離子通道結構1.作用于鈉離子通道的殺蟲劑二、作用于電壓門控離子通道的殺蟲劑4大類：

DDT及其類似物、擬除蟲菊酯類、二氫吡啶類（dihydropyrasoles）烷基胺類（alkylamides）?！?*別夠偶聯(lián)是指一個受體位點被相應的神經(jīng)毒素占據(jù)后誘導其他神經(jīng)毒素在指定受體位點上的結合。正調(diào)節(jié)（+）指促進毒素在其他指定受體位點的結合/或刺激Na+內(nèi)流；（-）指削弱毒素在指定受體位點的結合。

（1）滴滴涕的作用機理該藥劑中毒的魚尸花蠅出現(xiàn)的癥狀為：興奮性提高，身體及運動平衡被破壞，當運動量達到最大后，體軀強烈痙攣、顫栗，最后試蟲麻痹，緩慢地死亡。解剖蟲尸發(fā)現(xiàn)，昆蟲組織非常干燥，幾乎完全喪失了血淋巴。DDT中毒后，一些昆蟲還具有足自斷現(xiàn)象，且斷裂下的足仍長時間收縮。幾丁蟲還能咬掉中毒的跗足，而保護自己免于失死亡。1.作用于鈉離子通道的殺蟲劑二、作用于電壓門控離子通道的殺蟲劑圖1DDT對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A麻痹；B死亡；C死亡；D興奮；E痙攣；F死亡ABCDEFDDT的中毒癥狀

可以明顯地分為興奮、痙攣、麻痹、死亡共四個階段，且伴隨有體表失水、嘔吐、足和觸角顫抖等癥狀；（1）滴滴涕的作用機理1.作用于鈉離子通道的殺蟲劑二、作用于電壓門控離子通道的殺蟲劑DDT受體學說酪胺反應（Tyramine）：食品中毒的發(fā)作和某些毒理學特性與組胺和酪胺有密切聯(lián)系。鈉離子通道學說DDT主要是作用于昆蟲神經(jīng)膜上的鈉離子通道。TyramineDDT的作用是使鈉離子通道打開，延遲h門的關閉，鈉不斷內(nèi)流，從而使得負后電位加強，當負后電位超過了鈉閾值，就會引起電位的又一次上升，引起動作電位的重復后放。動作電位重復后放使神經(jīng)持續(xù)興奮，昆蟲就表現(xiàn)出急速爬動等興奮癥狀。在重復后放之后就是不規(guī)則的后放，有時產(chǎn)生一連串動作電位，有時停止，這時乃是進入痙攣及麻痹階段，到重復后放變?nèi)鯐r乃進入完全麻痹，而傳導的停止既是死亡的來臨。（1）滴滴涕的作用機理

滴滴涕主要抑制外Ca2+-ATP酶。外Ca2+-ATP酶的作用是調(diào)節(jié)膜外Ca2+的濃度，在濃度高時，酶不起作用，在濃度低時，它的作用是使膜外的鈣的濃度增加。因此抑制此酶，膜外鈣的濃度就降低而不能恢復。膜外部Ca2+的濃度與軸突膜的興奮性有關。外部Ca2+減少時，膜的限閾降低，因而易受刺激（即不穩(wěn)定化）。這是由于Ca2+的減少造成了膜外面正電荷的降低，這樣膜內(nèi)對膜外的相對電位差也減小了，因此外部缺少Ca2+的軸突膜更容易去極化，也即更容易發(fā)生一系列的動作電位。滴滴涕的作用是抑制了“外Ca2+-ATP酶”導致軸突膜外表的Ca2+減少，從而使得刺激更容易引起超負后電位的加強，引起重復后放。另外，在神經(jīng)膜受到刺激時，膜外的鈣離子濃度略有減少。加強膜外的Ca2+濃度，有抑制鈉閘門被打開的作用。因此鈉閘門的延遲關閉也與鈣降低有關。興奮在突觸間的傳遞人體或動物體神經(jīng)細胞受到刺激后，興奮以電信號的形式在神經(jīng)纖維上進行傳導的過程。DDT結合在鈉通道上，延緩了鈉通道的關閉，形成了動作電位重復后放，從而使神經(jīng)持續(xù)興奮，昆蟲就表現(xiàn)出興奮癥狀。在重復后放之后就是不規(guī)則的后放，有時產(chǎn)生一連串動作電位，有時停止，從而導致痙攣及麻痹，到重復后放變?nèi)鯐r乃進入完全麻痹，而傳導的停止即是死亡的來臨。DDT對多種ATP酶的影響是導致昆蟲嘔吐、顫抖的主要原因。DDT的癥狀與作用機理之間的關系：（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理

Ⅰ型擬除蟲菊酯：天然除蟲菊素和不含CN基及光不穩(wěn)定的擬除蟲菊酯類化合物，處理的昆蟲很快就出現(xiàn)高度興奮及不協(xié)調(diào)運動、麻痹即所謂擊倒，但擊倒時體內(nèi)的藥量若未達到致死量時，將會蘇醒，最后癱軟死亡，如丙烯菊酯和胺菊酯等?！皳舻埂?，即引起昆蟲的快速的、可恢復的麻痹。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理

除蟲菊酯BioresmethrinⅡ型擬除蟲菊酯：含CN基及光穩(wěn)定的擬除蟲菊酯類化合物

，處理昆蟲不出現(xiàn)興奮癥狀，而出現(xiàn)運動失調(diào)以后的中毒癥狀，即很快痙攣，立即進入麻痹狀態(tài)，最后癱軟死亡，如氯氰菊酯、溴氰菊酯和速滅殺丁等。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理

氯氰菊酯(CyperMethrin)溴氰菊酯(Deltamethrin)Ⅰ型擬除蟲菊酯可分為四個階段：興奮、痙攣、麻痹、死亡。Ⅱ型菊酯類殺蟲藥劑的典型中毒癥狀僅有痙攣、麻痹、死亡三個階段。菊酯類殺蟲藥劑的致毒癥狀Cyhalothrin???圖2功夫(三氟氯氰菊酯)對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A痙攣，拉出產(chǎn)卵器；B痙攣，嘔吐；C死亡；D痙攣；E麻痹；F死亡ABCDEF圖3氯氰菊酯(CyperMethrin)對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A痙攣，示足、翅異常；B死亡，示腹部皺縮、翅異常；C痙攣；D麻痹，側臥；E麻痹，癱軟狀；F死亡；G對照ACDEFGB與神經(jīng)膜上的鈉離子通道結合后，個別的鈉離子通道被菊酯變構，在去極化期間使鈉離子通道開啟延長，導致鈉電流和鈉尾電流明顯延長，延長的鈉電流引起負后電位去極化，振幅和時程增加，在負后電位去極化達到興奮閾值時，發(fā)生重復后放（backfiring），而對靜息膜電位無影響，故呈現(xiàn)興奮癥狀。重復后放時突觸引起連續(xù)刺激，導致Ach及其它神經(jīng)遞質(zhì)的大量釋放，造成神經(jīng)和肌肉活動的加強。引起這樣的重復后放可在神經(jīng)系統(tǒng)的各個部位發(fā)生，特別在突觸的神經(jīng)末端和感覺神經(jīng)元，引起神經(jīng)肌肉痙攣產(chǎn)生超興奮，使運動失調(diào)，最后麻痹死亡；（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理－Ⅰ型菊酯（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理－－Ⅰ型菊酯

Ⅱ型擬除蟲菊酯可使鈉通道較長時間的保持開放狀態(tài)而不能失活，改變了膜的靜息電位，不引起重復后放，故無興奮癥狀。但可引起去極化。

在神經(jīng)末端去極化有3種效應：（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理－Ⅱ型菊酯

在神經(jīng)末端去極化有3種效應：引起阻斷神經(jīng)末端的軸傳導，即動作電位傳導的阻斷，為早期阻斷；提高微興奮性突觸后電位（miniatureexcitatorypostsynapticpotential,mEPSPs）釋放速率，引起囊泡耗盡，因此來自神經(jīng)末端的神經(jīng)遞質(zhì)最終引起突觸傳遞的阻斷，為后期阻斷。毒性與提高mEPSPs的能力有很好的相關性；可在昆蟲和脊椎動物神經(jīng)肌肉連接處的神經(jīng)末端引起重復后放，這種重復后放與毒性呈負相關，而與擬除蟲菊酯的毒殺能力相關。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理

（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理－－Ⅱ型菊酯

不同類型的擬除蟲菊酯對鈉通道的作用具有高度的立體專一性。大多數(shù)擬除蟲菊酯存在4種異構體，即（＋）-反式、（＋）-順式，（－）-反式、（－）-順式。根據(jù)胺菊酯對鈉通道作用的實驗，可以證明只有（＋）-異構體對鈉通道是有活性的，而（－）-異構體對鈉通道無活性，但它們可能以一種獨特的方式對（＋）-異構體產(chǎn)生拮抗作用。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理Na+，K+-ATP酶也是擬除蟲菊酯類藥劑的靶標之一。鈉離子在神經(jīng)細胞內(nèi)外的流動依靠Na+,K+離子泵。Na+,K+-ATP酶的基本功能是催化ATP末端磷酸水解，并利用該反應產(chǎn)生的自由能來逆電化學梯度進行Na+、K+的主動運輸，從而維持細胞膜內(nèi)外Na+、K+離子濃度的相對恒定及滲透壓的平衡，以保證細胞正常的神經(jīng)傳導或物質(zhì)吸收等重要的生理功能。當Na+,K+-ATP酶受強烈的抑制時，離子流受抑制，水被吸收，滯留，引起各種谷氨酸鹽及其他神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，進而引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。Na+,K+-ATP酶的抑制劑是具有神經(jīng)毒性的，如強心苷（cardiacglycosides）、寡霉素（

oligomasin）。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理擬除蟲菊酯還可影響蛋白磷酸化作用，也對多種不同受體產(chǎn)生不同的作用，例如煙堿受體、乙酰膽堿受體、GABA受體-氯離子載體系統(tǒng)、谷氨酸受體等。（2）菊酯類殺蟲藥劑的作用機理

Ⅰ型菊酯與鈉通道結合后延緩鈉通道的關閉，使其長時間開放從而引起動作電位的重復后放，故呈現(xiàn)興奮癥狀。重復后放可在神經(jīng)系統(tǒng)的各個部位發(fā)生，引起神經(jīng)肌肉痙攣產(chǎn)生超興奮，使運動失調(diào)，最后麻痹死亡；

Ⅱ型菊酯作用于鈉通道后，改變了膜的靜息電位，不引起重復后放，故無興奮癥狀，但可引起去極化，去極化達到興奮閾值時，引起神經(jīng)肌肉痙攣產(chǎn)生超興奮，使運動失調(diào)，表現(xiàn)為強烈的痙攣，但鈉通道一直不關閉，則使神經(jīng)傳導被阻斷，昆蟲麻痹死亡。菊酯類殺蟲藥劑致毒癥狀與作用機理的關系與DDT的差異:①除蟲菊酯不但對周圍神經(jīng)系統(tǒng)有作用，對于中央神經(jīng)系統(tǒng)也有作用，而DDT對中央神經(jīng)系統(tǒng)無作用。②雖然除蟲菊酯與DDT都作用于軸突，但除蟲菊酯的作用主要是在沖動產(chǎn)生區(qū)(impulsegeneratingregion)，而DDT沒有這樣固定,并且除蟲菊酯似乎對感覺器官的輸入神經(jīng)的軸突特別有效。此外，在電生理學上發(fā)現(xiàn)有些小的差異。除蟲菊酯及其類似物的毒理作用比DDT更為復雜，它同時具有驅(qū)避、擊倒及毒殺三種不同的作用。（3）二氫吡啶類（dihydropyrasoles）和烷基胺類（alkylamides）的作用機理二氫吡啶類：鈉通道的殺蟲劑，誘導昆蟲很強的麻痹作用。N-烷基胺類：誘發(fā)非常類似于除蟲菊酯的中毒癥狀和死亡率。是作用Na+通道位點2的激活劑，可阻斷運動神經(jīng)元的導電性和去極化，并伴隨重復后放。

“昆蟲選擇性神經(jīng)毒性多肽毒素”：影響鈉通道，如亞非毒蝎(Afro-Asinbuthidscorpions)的毒素、網(wǎng)蜘蛛（diguetiacanities）的毒素等。§3乙酰膽堿激性突觸及其毒劑（一）乙酰膽堿激性突觸ACh,acetylcholine是一種神經(jīng)遞質(zhì)。在組織內(nèi)迅速被膽堿酯酶破壞。乙酰膽堿能特異性地作用于各類膽堿受體，但其作用廣泛，選擇性不高。在神經(jīng)細胞中，乙酰膽堿是由膽堿和乙酰輔酶A在膽堿乙酰移位酶（膽堿乙?；福┑拇呋饔孟潞铣傻摹＃ㄒ唬┮阴Ｄ憠A激性突觸乙酰膽堿的作用：信號轉(zhuǎn)導在動物細胞中乙酰膽堿與受體結合后，一方面直接影響膜對離子的通透性，另一方面通過各種第二信使影響各種生理過程的進行。對植物代謝、生長和發(fā)育的調(diào)控種子萌發(fā)生長成花作用呼吸作用/光合作用代謝/通透性參與植物與植物以及細胞與細胞之間的相互作用§3乙酰膽堿激性突觸及其毒劑3.乙酰膽堿激性突觸

突觸傳遞：突觸前膜接受到一個傳送來的電沖動，它促使突觸前膜去極化，它引起神經(jīng)傳遞物質(zhì)的釋放，釋放出的乙酰膽堿分子擴散在突觸間隙中，四向擴散，與AChE結合被分解，而與AChR接觸，就形成暫時的結合，這個結合使突觸后膜發(fā)生改變，引起膜的通導性改變，造成去極化，再由此產(chǎn)生一系列的電變化，主要是一個新的動作電位的產(chǎn)生。

以乙酰膽堿為遞質(zhì)的突觸叫乙酰膽堿激性突觸。AChEAChRACh

4.乙酰膽堿受體（一）乙酰膽堿激性突觸毒蕈堿型受體（M受體---G蛋白偶聯(lián)型受體），產(chǎn)生副交感神經(jīng)興奮效應，即心臟活動抑制，支氣管胃腸平滑肌和膀胱逼尿肌收縮，消化腺分泌增加，瞳孔縮小等。阿托品為毒蕈堿受體阻斷劑。煙堿型受體（N受體---離子通道型受體），N1位于神經(jīng)節(jié)突觸后膜，可引起自主神經(jīng)節(jié)的節(jié)后神經(jīng)元興奮，N2受體位于骨骼肌終板膜，可引起運動終板電位，導致骨骼肌興奮。六烴季胺主要阻斷N1受體功能，筒箭毒堿阻斷N2受體功能4.乙酰膽堿受體乙酰膽堿與受體的結合，造成膜的通導性改變，造成去極化，再由此產(chǎn)生一個新的動作電位。在興奮性的突觸中，通導性的改變都是使鈉及鉀的滲透性增加，其結果總是造成去極化，去極化產(chǎn)生一個電位，這個電位叫興奮性突觸后電位（excitatorypost-synapticpotential，epsp）。這個電位是分級的，因為膜電位的通導性的改變的過程與受體被乙酰膽堿激活的程度直接有關，故epsp也直接與乙酰膽堿釋放的量成比例。（一）乙酰膽堿激性突觸（二）作用于乙酰膽堿激性突觸的前突觸的殺蟲劑（前突觸膜毒劑）有機磷化合物對AChE的抑制（acetylcholinesterase）（二）作用于乙酰膽堿激性突觸的前突觸的殺蟲劑（前突觸膜毒劑）

六六六及環(huán)戊二烯類，中毒癥狀大致分為興奮、痙攣、麻痹、死亡等幾個階段。

六六六和環(huán)戊二烯類殺蟲劑：刺激前突觸膜大量釋放乙酰膽堿，造成乙酰膽堿在前后兩個神經(jīng)元的間隙中大量積累，因而阻礙了神經(jīng)元之間的神經(jīng)傳導。此類殺蟲劑還為GABA受體抑制劑。丙體六六六對粘蟲的致毒癥狀A興奮；B痙攣；C麻痹；D死亡；E對照ABDCE中毒癥狀分為興奮、痙攣、麻痹、死亡等幾個階段：興奮主要表現(xiàn)在試蟲在四處爬動的過程中會不時地將頭胸高高舉起，靜立不動。在痙攣期，試蟲的主要中毒特點為全身抽搐，足、口器等顫抖不已，難以正臥或爬動。在麻痹期，最明顯的特征也反映在足上，因足麻痹而呈癱臥狀，麻痹似乎為局部性的。死亡試蟲的體軀會極度皺縮，體長僅為對照的一半，特別是體軀腹部緊縮在一起，周長也較對照小的多，因而顯得頭特別大。昆蟲對丙體六六六的中毒癥狀

藥劑刺激前突觸膜，加強了ACh的釋放，ACh在突觸間隙大量積累而不斷地刺激AChR，引發(fā)動作電位，試蟲興奮、痙攣；過量的ACh可阻斷神經(jīng)的傳導，造成試蟲死亡。丙體六六六致毒癥狀與作用機理之間的關系1、乙酰膽堿酯酶的結構與功能（1）AChE的基因結構及分子多態(tài)性AChE均由單個Ace編碼（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶，angiotensinI-convertingenzyme）。在不同生物間Ace結構存在差異。人、鼠等，6個外顯子（基因上含有蛋白質(zhì)編碼信息的部分，每個外顯子均編碼一個完整蛋白質(zhì)的特定部分）、5個內(nèi)含子（基因中除了外顯子，剩余的DNA序列就構成了內(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)）。分布在4.5-4.7kb的堿基序列內(nèi)；按蚊和黑尾果蠅，9個內(nèi)含子和l0個外顯子，其總長度分別為234kb。（三）乙酰膽堿酯酶抑制劑AChE是一大分子糖蛋白，糖基約占15％。AChE按其分子特征可分為球型（對稱型）及尾型（不對稱型）。球型單體(G1)分子量約70-80kD，單體通過單一的鏈間二硫鍵裝配成二聚體(G2)，兩個二聚體通過范得華氏力結合為四聚體(G4)。球型四聚體通過加入三股膠原樣尾而成為尾(collagen-liketail)型四聚體（A4）。膠原性尾可通過二硫鍵直接與四聚體中的二聚體相連。每一個尾有三個聯(lián)接點，可分別形成尾型八聚體(A8)及十二聚體(A12)。（1）AChE的基因結構及分子多態(tài)性AChEStructure球形分子依據(jù)其溶解性又可分為兩親分子(G-amphiphilic)和非兩親分子(G-nonamphiphilic)。AChE羥基末端3種不同類型的疏水結構域?qū)?種不同的酶分子：I型；Ⅱ型；尾部疏水性AChE。昆蟲，AChE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GPL（乙醇胺-多聚糖-磷脂酰肌醇

）錨著于膜上的二聚體形式存在，其次是GPL單體，另有極少量非兩親的二聚體和單體分子。

（1）AChE的基因結構及分子多態(tài)性AChEStructureinAnimalAChEStructureinInsect

同一生物的不同AChE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具有相同的底物催化特性，其原因在于AChE氨基端的氨基酸序列在不同酶分子之間完全相同。該相同的氨基酸序列包含了AChE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AChE的催化亞基。與催化亞基羧基端連接的不同結構域決定著酶分子的類型和酶分子的理化特性。（1）AChE的基因結構及分子多態(tài)性（2）AChE的分布

主要分布在神經(jīng)肌肉組織。昆蟲：中樞神經(jīng)；肌肉、血淋巴脊椎動物：中樞、周圍神經(jīng)組織中的AChE主要是球型。電鰩肌肉中的AChE幾乎全部為A12型。哺乳動物肌肉AChE呈多型性，主要為A12AChE，也含有其他分子型AchE。

催化亞基是由15個α螺旋、11個中央混合β折疊和一個N端的短的3束β折疊組成的大小為45?×60?×65?的橢球形分子；α螺旋、β折疊片在晶體中的含量分別為15％、30％，β折疊片位于橢球形分子的中央而被α螺旋所包圍。該分子結構最明顯的特點是在球形分子的表面有一向內(nèi)凹陷的又深又窄的“峽谷”(gorge)，峽谷的深度達到20?，相對于入口處其底部更加擴展。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點（3）AChE酶蛋白結構及功能位點AChE是一個異構化酶，它有三類作用部位：催化部位、結合部位及異構化部位。

催化部位和結合部位構成該酶的活性中心。

催化部位：又叫酯動部位，對乙酰膽堿、有機磷和氨基甲酸酯發(fā)生酰化都在這個部位，絲氨酸的OH基；結合部位：催化部位周圍的許多氨基酸殘基都有可能成為結合部位，主要有陰離子部位、疏水部位、電荷轉(zhuǎn)移復合體部位、靛酚結合部位、巰基結合部位等；

異構化部位：又叫外周離子部位。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：①催化三聯(lián)體。AChE的催化中心的3個氨基酸殘基：第200位的絲氨酸(S200)、第327位的谷氨酸(G327)、第440位的組氨酸(H440)均位于峽谷內(nèi)，活性中心峽谷。這3個氨基酸組成稱為催化三聯(lián)體，即Ser200-Glu327-His440。在水解Ach時，位于谷底向上0.4nm處的活性位點Ser200的羥基靠近Ach羰基的碳原子，羰基上的氧通過氫原子結合到Glu119、Tyr121或Ala201位的兩個酰胺骨架上而得到穩(wěn)定。底物Ach的季銨離子通過靜電作用和AChE的陰離子亞位點結合。而Ach的親電子羰基碳原子分兩步與AChE中酯動部位的Ser的羥基發(fā)生作用。首先是酶與底物結合形成可逆的復合體，Ser的羥基攻擊Ach的親電子羰基上的碳原子，導致酶被乙?；歪尫拍憠A；第二步是水分子中電負性的氧原子進攻乙酰化基團中的親電子的碳原子，形成正常的酶和乙酸。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：②膽堿結合部位。峽谷內(nèi)壁四周的芳基氨基酸殘基在AChE與底物的結合過程中起重要作用。第84位的色氨酸(W84)、330位的酪氨酸(Y330)或苯丙氨酸(F330)、442位的酪氨酸(Y442)，其中的任何1個定向致突變，都顯著的降低AChE與底物或配體的親和力和酶的活性，上述3個芳基氨基酸殘基與G199一起構成了AChE活性中心底物與酶的結合部位。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：③?；诖?。峽谷內(nèi)壁一側，分布著兩個苯丙氨酸(F288、F290)，兩者構成了AChE的“?；诖?acylpocket)，F(xiàn)288、F290通過其芳環(huán)側鏈向“峽谷”內(nèi)伸展，限制活性中心空間范圍，從而限制結構較大的底物或配體分子進入活性中心。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：④氧陰離子洞。氧陰離子洞（oxyanionhole）可能是由Gly118、Gly119和Ala201的主鏈氮原子與羰基氧相互作用，以及酯鍵的氧與His440的咪唑基相互作用共同構成。Gly119作為底物結合位點的陰離子成分，與底物中4甲基的碳或膽堿的α碳原子緊密接觸。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：⑤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帶負電的氨基酸Tyr70、Tyr121、Trp290和Asp72，組成了AChE的外周陰離子部位(PAS)。配體結合于PAS后，可以改變酶活性中心的立體構型，影響酶與底物或與其它配體的親和力。不同的配體結合于PAS的不同位點，但所有配體的結合位點中均包含第72位的精氨酸和第279位的色氨酸。PAS的存在有助于提高AChE催化效率：乙酰膽堿進入活性中心之前，先通過靜電吸引結合于PAS，然后順勢滑入到峽谷內(nèi)并進一步擴散到活性中心，從而加快底物與活性中心的結合進程；另外，PAS可能還與高濃度底物對酶活性的抑制作用有關。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：⑥芳香族基氨基酸形成谷內(nèi)表面及芳香引導（aromaticguidance）機制。峽谷內(nèi)壁四周主要是由14個疏水的芳香族基氨基酸(Tyr70、Trp80、Trp114、Tyr121、Tyr130、Trp233、Trp279、Phe288、Phe290、Phe330、Phe331、Tyr334、Trp432和Tyr442)組成。高度保守。峽谷中上部芳香補?。╝romaticpatch），它們在AChE與底物的結合過程中起重要作用。谷壁表面疏水，可將Ach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機制。反應產(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散。（3）AChE酶蛋白結構及功能位點7個功能位點：⑦“后門”及其開放機制。由Cys（半胱氨酸）67－Cys95之間的“Ω”嚕噗（環(huán)）組成的活瓣樣過渡構象。后門開放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。乙酰膽堿具體被水解的過程，可以分為五步：

（1）乙酰膽堿結合到陰離子部位上，它的銨氮的陽電荷與陰離子部位的陰電荷結合；（4）AChE的功能

（2）形成了酶與乙酰膽堿的復合體

(EAX)；Kd=K+1/K-1解離常數(shù)、親和力常數(shù)；K+1結合速率常數(shù)；K-1解離速率常數(shù)；Kd愈小，E·AX愈大（親合力愈大）（4）AChE的功能K+1K-1K2XK3E＋AXEAXAEA＋E（3）酶乙?；磻?，放出X（膽堿）取決于K2，

K2速率常數(shù)（K2

大，易放出X）（4）（5）水解反應，脫乙?；磻懦鲆宜?，酶恢復，水解速率常數(shù)K3，快，（1/幾－1/100msec）。K+1K-1K2XK3反應式：E＋AXEAXAEA＋E（4）AChE的功能

因此，整個催化過程可以表示為：

CH3COOC2H4N+(CH3)3

kd(k-l/k+l)，k2及k3在乙酰膽堿的情況下都發(fā)生得極快，特別是k3(去乙?；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，乙酸被一般細胞均能吸收。它們與輔酶A結合，形成乙酰輔酶A，然后，運送到前突觸中，在膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶的作用下重新合成乙酰膽堿。（4）AChE的功能H2OAChEK+1K-1K2XK3CH3COOH＋HOC2H4N(CH3)3E＋AXEAXAEA＋E

結合部位陰離子部位疏水基部位電荷轉(zhuǎn)移復合體吲哚苯基結合部位

催化部位（酯動部位）—絲氨酸羥基相鄰組氨酸的咪唑基活化絲氨酸－OH誘導反應，整個反應很快，僅2－3msecAChE酶與乙酰膽堿的季銨基團N+(CH3)3結合圖5久效磷對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A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AChE抑制作用圖6辛硫磷對家蠅和粘蟲的致毒癥狀A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痙攣；F對照；G死亡ABCDEFG

分為興奮、痙攣、昏迷和死亡四個階段。興奮期的主要癥狀為：試蟲的運動速度、強度明顯增強，不停地爬動或起飛；痙攣期的主要特點是試蟲的觸角、口器、足、翅等器官顫抖、抽搐，反吐胃液，排泄異常，甚至會拉出直腸，或生殖器外伸，難以縮回；昏迷期的特點為試蟲靜臥不動，但對機械刺激有反應；死亡期的特點為試蟲體壁干燥，體軀皺縮，體長僅為對照的一半。另外，在興奮前，試蟲有一定的安靜期。有機磷類殺蟲藥劑的致毒癥狀2、OP殺蟲劑對AChE抑制作用（1）酶活性的抑制：

E＋PX

PX·E

PE

P＋E第一步形成可逆性復合體（PX·E存地時間短）第二步酶磷?；磻?，P原子（親電性）與酶絲氨酸－OH反應，親電性愈強，對酶抑制能力愈強，X基團分離能力愈大。

K2磷酰化反應速率常數(shù)很快第三步酶去磷?；?，K3速率常數(shù)，幾乎不發(fā)生K+1K-1K2XK3（2）酶活性的恢復酶經(jīng)磷?；螅m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活，這一反應稱為自發(fā)復活作用或脫磷?；饔?。

EP+H2OEH+P一OH

自發(fā)復活速度與抑制劑的離去基團無關，而取決于磷原子上殘留的取代基以及酶的來源。親核試劑攻擊磷?；钢械腜原子而取代它們。AChE復活劑：