Инсектициды фосфорорганические ферментами

Для того чтобы быть эффективным инсектицидом, фосфорорганическое соединение должно обладать достаточной стабильностью и соответствующими физикохимическими свойствами, позволяющими абсорбироваться и транспортироваться к месту токсического действия. Второй предпосылкой является то, что соединение должно быть в такой мере нестабильным, которая позволяла бы ему быть активным фосфорилирующим агентом. Если соединение обладает этими качествами, то оно будет реагировать в месте проявления токсического действия с ферментом — холинэстеразой — и подавлять его активность. Другие эстеразы также могут принимать участие в процессе отравления, и высказаны мнения о других механизмах действия. [c.58]

Бесконкурентное ингибирование имеет место, когда ингибитор взаимодействует с ферментом только в составе фермент-субстратного комплекса, препятствуя его распаду Примером необратимого действия ингибиторов на ферменты могут служить фосфорорганические вещества, применяемые в качестве инсектицидов. [c.77]

Большое значение для создания активных пестицидов приобретает метод, основанный на изучении метаболизма органических соединений различных классов в разных объектах окружающей среды, а также преврашения их под действием ферментов. В Советском Союзе значительные успехи в исследовании этим методом фосфорорганических соединений достигнуты школой академика М. И. Кабачника. По данным изучения превращений соединений этого класса под действием различных ферментов [17, 18] были найдены пути подхода к синтезу фосфорорганических инсектицидов. [c.692]

Упрощенная схема ингибирования ферментов фосфорорганическими соединениями (инсектицидами — отравляющими веществами) следующая [c.312]

Фосфорорганические инсектициды ингибируют активность различных ферментов, расщепляющих эфиры в живом организме. Они особенно эффективно действуют на холинэстеразу, гидролизующую ацетилхолин, который образуется в нервно-мышечных окончаниях при передаче моторных команд. В отсутствие холинэстеразы ацетилхолин накапливается и нарушает мышечные реакции органов, что вызывает серьезные поражения и гибель организма. [c.93]

Попадание паратиона в организм теплокровного животного может осуществляться через рот, дыхательные пути и кожу, а также через слизистые оболочки. Паратион, проникший в организм [323], проявляет себя как сильнейший яд для ферментов. Лучше всего исследовано его ингибирующее действие на холинэстеразы. Эти ферменты управляют в организме, например в нервных клетках теплокровных (и насекомых), жизненно важными процессами. Блокирование холинэстеразы паратионом и другими фосфорорганическими инсектицидами настолько характерно, что для контроля лиц, работающих с паратионом или другими инсектицидными соединениями фосфора, применяют аналитический метод определения холинэстераз-ной активности в крови людей [46, 151, 257]. Для судебного доказательства интоксикации паратионом и аналогично действующими инсектицидами также используют определение холинэстеразной активности [931]. [c.63]

В организме теплокровных, а именно в печени, а также и в стенках кишечника, легких и почках [527], паратион, аналогично тому как это происходит в растениях (см. стр. 56), окисляется в параоксон. Как уже раньше говорилось (стр. 59), параоксон фосфорилирует фермент и может наряду с упомянутыми изомерами паратиона рассматриваться как носитель его подавляющего холинэстеразу действия в организме теплокровного животного [928]. У людей это блокирование фермента вызывает появление определенных симптомов (головную боль, рвоту, удушье, увеличение секреции желез, сужение зрачков и т. д.), которые известны как типичные признаки отравления инсектицидом Е-605 и другими родственными фосфорорганическими соединениями [803]. В процессе выздоровления ингибированные ферменты регенерируются путем гидролиза (см. схему на стр. 60). Скорость гидролиза фосфорилированного фермента сильно зависит, как видно из табл. 13, от строения остатка фосфорной кислоты [806]. Таким образом, существует зависимость между токсичностью фосфорорганического соединения и устойчивостью к гидролизу фосфорилированного им фермента (табл. 13). [c.64]

Можно себе представить, что подобно тому, как во многих случаях до синтетического получения неизвестного соединения мы уже можем достаточно точно предсказать его многие физические и химические свойства, можно будет разработать теоретические предпосылки, позволяющие заранее определять я биологические свойства новых веществ. Однако пока в этом направлении сделаны лишь первые шаги. Для решения подобной задачи особенно важны исследования по глубокому изучению механизма действия различных биорегуляторов. Уже сейчас в некоторых случаях на основе имеющихся сведений удается создавать вещества с высокой биологической активностью. Так, например, изучение механизма действия фосфорорганических инсектицидов, вскрытие первых четких ]закономерностей ях взаимодействия с ферментами, участвующими в обмене холина (холинэстеразы и др.), уже позволило начать направленное создание более эффективных препаратов. [c.137]

Научные работы посвящены изучению механизмов действия ферментов и других физиологически активных веществ, а также инсектицидов. Установил (1950-е) механизм взаимодействия фосфорорганических инсектицидов с ферментом холннэстеразой, что позволило планировать (с 1967) синтез новых инсектицидов и лекарственных веществ с антихолинэстеразным действием. Развил исследования по кинетическому анализу ферментативных реакций в присутствии необратимо действующих ингибиторов. Изучил электронный механизм ферментативной фиксации азота, выделил участвующие в этом процессе белки, содержащие железо негеминовой природы и молибден (1963—1966). Изучал (с 1967) кинетику и механизм действия ко-ферментов. [23] [c.603]

Изучение механизма действия фосфорорганических инсектицидов и акарицидов по отношению к млекопитающим и членистоногим показало, что в организме животных они фосфорили-руют жизненно важные ферменты — эстеразы, подавляя их нормальные функции. В частности, фосфорорганические соединения действуют на холинэстеразу [1]—фермент, который катализирует гидролиз в нервных тканях ацетилхолина, являющегося передатчиком нервного импульса (схема 1). Полагают [2], что действие этих соединений заключается главным образом в ингибировании холинэстеразы. Фосфорорганические соединения связывают холинэстеразу (схема 2), в результате она теряет свою активность и не может вызывать гидролиз ацетилхолина. [c.400]

Почти одновременно с открытием ДДТ было найдено, что некоторые органические эфиры фосфорной кислоты обладают сильными инсектицидными свойствами. В определенных пределах их активность может быть связана со способностью выступать в качестве фосфорилирующих агентов. Инсектициды данной группы токсичны как для насекомых, так и для млекопитающих, поскольку они фосфорилируют (и тем самым блокируют) фермент ацетилхолинэстеразу, ответственный за возникновение и передачу нервных импульсов. Инактивирующее действие фосфорорганических ядов можно приближенно представить как нуклеофильную атаку аниона, образовавшегося за счет связанной с ферментом первичной гидроксильной группы, на атом фосфора с отщеплением уходящей группы Ь (схема а). [c.480]

К важнейщим инсектицидам относятся и многочисленные органические производные фосфора производные фосфорной, тио- и дитио-фосфорной кислот. Все соединения этого класса являются фосфорили-рующими агентами и фосфорилируют ферменты вредителя, нарушая его жизненные функции. Их общий недостаток — острая токсичность для теплокровных, хотя для отдельных представителей она и не очень высока. Замена в группировке фосфорной кислоты атомов кислорода на серу, как правило, несколько снижает острую токсичность, не уменьшая инсектицидную активность. Все многочисленные производные этого класса довольно быстро дезактивируются в природе вследствие гидролитических процессов и процессов окисления. Процессы метаболизма также идут довольно быстро. Ниже приведены наиболее широко применяемые фосфорорганические инсектициды — эфиры тио-, дитиофосфорной и фосфорной кислот [c.435]

Для чувствительного определения галоген- и псевдогалоген-ангидридов кислот фосфора в общем достаточно 10 мин инкубации, для фосфорорганических инсектицидов продолжительность принята равной 30 мин. Поскольку как ингибирование, так и расщепление субстрата зависит от pH среды, необходимо во время инкубации ферментов с ингибиторами поддерживать соответствующее каждому ферменту оптимальное pH. В случае тетрама и аналогичных соединений, содержащих в молекуле третичную аминогруппу, ингибирование зависит от степени ионизации соединения. Так, при pH более 8,5 доля неионизированного соединения возрастает и угнетение уменьшается. Для получения воспроизводимых результатов необходимо применять ферменты со стандартизованной активностью. Наиболее широко используется лиофилизиро-ванная сыворотка крови лошади. При отсутствии готового препарата его можно относительно просто приготовить в лаборатории сублимационной сушкой жидкой сыворотки (сушка вымораживанием). [c.174]

Фосфорорганические пестициды и их метаболиты ингибируют в организме человека и теплокровных животных холинэстеразы, а также другие ферменты с эстеразной активностью — трипсин, химотрипсин, зстеразы сыворотки крови и печени, панкреатическую липазу, тромбин, плазмин. Однако ведущим звеном в развитии интоксикации фосфорорганическими инсектицидами является угнетение истинной холинэстеразы. [c.72]

На продолжительность сохранения фосфорных инсектицидов внутри растений влияют физиологические особенности растений, активность их ферментов, pH клеточного сока и т. д. Так, например, нами была исследована продолжительность сохранения внутри листьев 17 видов растений меченного по Р- - метафоса [7, 81. Оказалось, что в листьях различных видов растений он разлагается с различной скоростью. В листьях чая, клена, свеклы, капусты уже через сутки после обработки более 60/O меченого фосфора обнаруживалось в водной фракции, то есть более 60% метафоса подвергалось гидролизу. В листьях лимона и трифолиатр, и через 7 суток после обработки свыше 70% препарата сохранялось в неразрушеннолг виде. Различная скорость гидролиза фосфорорганических соединений внутри различи ,IX видов растений имеет большое практическое значение при определении сроков повторных обработок и возможных остатков инсектицидов в урожае. [c.48]

Особенностью системных фосфорорганических инсектицидов является способность их иод действием растительных ферментов превращаться внутри растения в новые соединения, обладающие более ылсоко токсичностью для вредителей. Например, метил. еркаитофос окисляется до нетоксичной 0,0-диметилфосфорно1 1 кислоты (СНзО)зРО(ОИ), но в процессе окисления образуется ряд промежуточных продуктов, которые обладают более вы-С0К011 токсичностью как для вредителе " , так и для теплокровных. [c.77]

В настоящее время установлено, что действие синергистов этого типа заключается в угнетении функций окси-дазного комплекса, связанного с микросомальной фракцией клетки. Для работы этих ферментов необходим молекулярный кислород и восстановленный никотин — ами-дадениндинуклеотидфосфат (НАДФ-Нг). Эти ферменты, видимо, играют главную роль в метаболизме инсектицидов в организме насекомых. Они могут осуществлять гидро-ксилирование ароматических и алициклических колец, замещенных аминов и ароматических эфиров, эноксида-цию двойных связей и окисление тиофосфатов. Таким образом, перечень этих реакций охватывает пути метаболизма пиретринов, ротенона, циклодиенов, карбаматов и фосфорорганических соединений. [c.184]

Особенность системных фосфорорганических инсектицидов — способность под действием растительных ферментов превращаться внутри растения в новые соединения с повышенной токсичностью для вредителей. Например, метилмеркаптофос окисляется до нетоксичной 0,0-диметилфосфорной кислоты, но в процессе окисления образуется ряд промежуточных продуктов, обладающих более высокой токсичностью, чем начальный продукт. [c.41]

Быстрой детоксикацией ядовитого вещества вследствие более высокой активности ферментов или появления специфичных энзимов. У устойчивых к фосфорорганическим соединениям рас насекомых активность алиэстераз и фосфатаз выше, чем у чувствительных. В результате инсектицид быстро разрушается. Некоторые виды насекомых обладают набором специфичных ферментов, активно разрушающих, инсектициды (у устойчивых к ДДТ есть ДДТ-дегидрохлориназа, а у устойчивых к карбофосу — малатионоксидаза). [c.34]

Лечение отравлений фосфорорганическими соединениями проводится в основном с помощью двух типов противоядий (антидотов) холинолитических средств и реактиваторов холинэстеразы, Действие первых основано на блокировании холинорецепторов постсинаптиче-ской мембраны, благодаря чему создается препятствие для токсического действия на них ацетилхолина, накапливающегося в синапсах под действием этих инсектицидов. Действие вторых сводится к восстановлению активности ингибированной холинэстеразы. Из антидотов первой группы широкое применение получил антропин. В качестве эф ктивного реактиватора холинэстеразы используется дипироксим. Реактивация фермента протекает по схеме [c.148]

Фосфорорганические соединения являются ядами нервного действия, подавляющими активность ферментов, участвующих в передаче нервного возбуждения. Как всякие ферментные яды, фосфорорганические соединения характеризуются высокой специфичностью действия соответственно специфичности и многообразию строения и функций ферментных систем живых организмов. Следовательно, имеется возможность изыскания строго специфических, избирательно действующих инсектицидов, которые прн их высокой токсичности для вредных насекомых являлись бы мало токсичными или, в идеальном случае, совершенно не токсичными для человека и теплокровных животных. Работы в этом направлении уже привели к определенным результатам, и в настоящее время найдены соединения, высокотокснчные по отношению к насекомым и относительно малотоксичные по отношению к теплокровным животным, т. е. соединения, обладающие благоприятным хемотерапевтическим индексом. К их числу относятся прежде всего соединения типа карбофос и метильный аналог тиофоса—мэгафэс [О,О-диметнл-О-(4-нитрофенил)тиофосфат]. По нашим данным, для кошек и белых мышей метафос примерно в 7—8 раз менее токсичен, чем тиофос. Еще меньшей токсичностью для теплокровных обладают соединения типа карбофос. [c.93]

Для правильного понимания этого механизма необходимо изучение многих и разнообразных факторов, таких как поглощение пестицида данным видом вредного организма, его проникновение через биологические мембраны, взаимодействие с жизненно важными ферментными системами, влияние на метаболизм организма, нарущение нормального цикла синтеза необходимых для данного вида организма веществ и т. д. Например, фосфорорганические инсектициды и акарициды в большинстве случаев ингибируют деятельность таких важных ферментов, как холинэстеразы, а действие димилина основано на ингибировании образования чешуекрылыми и другими членистоногими хитина. Сульфамидные препараты являются антагонистами 4-аминобензоиной кислоты при синтезе необходимой для бактерии фолиевой кислоты и т. д. [c.15]

В таблице № 1 приведены данные, показывающие действие отравления тли некоторыми инсектицидами на активность ферментов пентозного цикла глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и 6-фосфоглюко-натдегидроген.азы в опытах in vivo. Эти данные показывают, что изученные инсектициды определенным образом влияли на активность ферментов пентозного цикла у тли. 4,4 —ДДТ примерно на 50% угнетал активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, в то время как инсектициды группы диенового синтеза альдрин и гептахлор, фосфорорганические-метилмеркаптофос и хлорофос и карбамат севин повышали активность глюкозо-б-фосфатдегидрогеназы, особен- [c.12]

Широкому распространению системных инсектицидов способствовало а) быстрая их разрушаемость, что уменьшает опасность попадания в организм человека б) высокотоксичность для членистоногих и за некоторым исключением малая токсичность для теплокровных в) наличие у них системных и контактных свойств. В основе токсичного действия фосфорорганических соединений на организм теплокровных, а также и в основе инсектицидного действия лежит механизм угнетения ферментов, относящихся к группе эстераз (хо-линэстераз). [c.38]

В основе действия всех фосфорорганических инсектицидов лежит общий механизм, а именно процесс ингибирования холинэстера-зц909-911 Известно, что ацетилхолин присутствует во всех организмах, обладающих сколько-нибудь развитой нервной системой, а также, что нервно-мышечная передача включает ферментативное расщепление его на холин и уксусную кислоту. Этот процесс кинетически может быть представлен как равновесие между ацетилхо-лином и ферментом (холинэстеразой) и активированным комплексом. В последующих двух стадиях происходит образование и диссоциация комплекса ацетилированного фермента и холина [c.558]

В сельском хозяйстве применяются фосфорорганические инсектициды. Из-за их токсичности для человека и животных возникла необходимость контролировать воду, воздух и пищевые продукты на ничтожное содержание этих веществ. Задача была рещена на пути кинетического анализа с применением фермента из группы холинэстераз. Используется способность фосфорорга-нических соединений подавлять активность холинэстераз. Измеряют активность фермента в отсутствие и присутствии инсектицида и, пользуясь градуировочным графиком зависимости степени подавления активности от концентрации инсектицида, определяют его содержание вплоть до 0,015 мкг в пробе. [c.217]

Деятельность ферментов регулируется и другими факторами. Существуют особые вещества, которые способны специфическим образом прекращать работу фермента, инактивировать или отравлять его. Например, соли синильной кислоты (цианистый калий и др.) подавляют активность окислительно-восстановительных ферментов (цитохромоксидазы), что приводит к резкому торможению окислительных и дыхательных процессов в организме и практически мгновенной смерти. Некоторые фосфорорганические соединения (к числу которых относятся и так называемые нервные газы ) способны эффективно тормозить действие холинэстеразы и родственных ферментов. В частности, именно на этом свойстве основывается использование таких соединений в качестве мощных инсектицидов (средств против насекомых). Действие многих веществ, обладающих слезоточивыми или лакриматорными свойствами (хлорацетофенон и др.), также связано с пораже нием определенных ферментов (в частности дегидрогеназ) Наконец, действие некоторых лекарственных препаратов [c.51]

Первые работы по аналитическому использованию иммобилизованных ферментов относятся к середине 60-х годов. В 1965 г. Дж. Гилболт включил холинэстеразу в крахмальный гель, который нанесли на полиуретановую пластинку и применили для обнаружения фосфорорганических инсектицидов в воздухе. Холинэстераза очень чувствительна к фосфорорганическим соединениям, легко ими ингибируется. После пропускания известного объема анализируемого воздуха через ферментный датчик измеряют остаточную активность холинэстеразы. Зная исходную активность фермента Ло и активность после контакта с ингиби- [c.87]