消化毒劑的作用機(jī)理演示文稿

消化毒劑的作用機(jī)理演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有26頁\編輯于星期三優(yōu)選消化毒劑的作用機(jī)理現(xiàn)在是2頁\一共有26頁\編輯于星期三一、Bt內(nèi)毒素

蘇云金桿菌（Bacillusthuringiensis,Bt），產(chǎn)品已達(dá)60余種，是世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的微生物殺蟲劑?；咀饔迷?/p>

Bt的殺蟲活性主要是其產(chǎn)生的殺蟲蛋白晶體在起作用。殺蟲蛋白晶體，也叫原毒素（protoxin），是由多個(gè)殺蟲晶體蛋白（insecticidalcrystalproteins,ICPs）或δ-內(nèi)毒素（δ-endotoxin）或Cry（晶體）蛋白的亞單位組成。昆蟲攝食該毒蛋白后，在中腸的高pH環(huán)境和蛋白酶的作用下，毒蛋白晶體溶解并被激活，引起試蟲中腸膜上皮細(xì)胞裂解。癥狀：試蟲失去運(yùn)動(dòng)能力，不停地顫抖，嘔吐，停止取食，死亡。

現(xiàn)在是3頁\一共有26頁\編輯于星期三現(xiàn)在是4頁\一共有26頁\編輯于星期三1.Bt殺蟲晶體蛋白（IsecticidalCrystalProteins，ICPs）

殺蟲晶體蛋白是由蘇云金芽胞桿菌(Bacillusthuringiensis，Bt)所產(chǎn)生的毒素。毒蛋白主要有7種：A2外毒素、B2外毒素、C2外毒素、δ-內(nèi)毒素、不穩(wěn)定外毒素、水溶性毒素、鼠因子外毒素。

δ-內(nèi)毒素是在形成芽孢的同時(shí)形成的蛋白質(zhì)晶體，位于芽孢之旁，所以又稱伴孢晶體毒素，是主要的殺蟲晶體蛋白，這種晶體蛋白只是一種前毒素(Pretoxin)，經(jīng)過激活，即消化成分子量為1000～70000的片段，才起毒素作用?，F(xiàn)在是5頁\一共有26頁\編輯于星期三

晶體蛋白有130多種，按照殺蟲范圍和寄主同源型又可分為兩大類群，即Cry

蛋白和Cyt蛋白。

Cry在活體和離體條件下只對(duì)鱗翅目、雙翅目或鞘翅目有效；

Cyt活體條件下只對(duì)雙翅目有效，而離體條件下具有廣譜性。

Cry分為四大類（根據(jù)殺蟲譜）：CryI（鱗翅目）、CryII(鱗翅目和雙翅目)、CryIII（鞘翅目）和CryIV(雙翅目)。通常一種毒素只能殺死某一目的部分易感昆蟲，對(duì)有益生物和脊椎動(dòng)物安全。1.Bt殺蟲晶體蛋白（ICPs）現(xiàn)在是6頁\一共有26頁\編輯于星期三

完整的毒蛋白一般由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。

結(jié)構(gòu)域Ⅰ由一個(gè)α-螺旋束組成，可能與細(xì)胞膜穿孔有關(guān)；結(jié)構(gòu)域Ⅱ由三組β-折疊片層組成，可能參與了毒素與膜受體蛋白的識(shí)別和結(jié)合；

結(jié)構(gòu)域Ⅲ位于毒素分子C-端，則可能能夠防止昆蟲腸道蛋白酶對(duì)毒性肽分子的進(jìn)一步降解。

1.Bt殺蟲晶體蛋白（IsecticidalCrystalProteins，ICPs）現(xiàn)在是7頁\一共有26頁\編輯于星期三現(xiàn)在是8頁\一共有26頁\編輯于星期三2.Bt毒素受體蛋白

晶體蛋白的毒性與受體蛋白和晶體蛋白結(jié)合的能力呈正相關(guān)，膜受體蛋白是毒蛋白專一性的決定因子。

①昆蟲中腸Bt毒素受體蛋白主要為存在中腸的刷狀緣膜囊泡(BBMV)的氨肽酶N(aminopeptidaseN，APN)（肽鏈端解酶，催化蛋白氨基末端殘基的分裂）。鱗翅目。②煙草天蛾中腸BBMV上Cry1Ab毒素的受體BT-R1，證明它是一種類鈣粘蛋白(cadherin-like)。③尖音庫蚊幼蟲中腸中球形芽孢桿菌晶體的Bin毒素受體可能是一種α-葡糖苷酶。

現(xiàn)在是9頁\一共有26頁\編輯于星期三

δ-內(nèi)毒素的作用過程要經(jīng)溶解、酶解活化、與受體結(jié)合、插入、孔洞或離子通道形成等五個(gè)環(huán)節(jié)。昆蟲取食孢子和毒素毒素被蛋白酶活化毒素與膜受體結(jié)合毒素造成膜穿孔使細(xì)胞裂解3.殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是10頁\一共有26頁\編輯于星期三

毒素的溶解

晶體蛋白可以溶解于pH>12或pH>9.5并加有巰基試劑的堿性溶液中。中腸內(nèi)環(huán)境諸如pH值、還原電勢(shì)、去垢性、體積等都可能影響δ-內(nèi)毒素在昆蟲體內(nèi)的溶解性。鱗翅目幼蟲的中腸pH值一般都較高，呈堿性,對(duì)δ-內(nèi)毒素的溶解很有利。3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是11頁\一共有26頁\編輯于星期三

毒素的活化溶解的晶體蛋白被中腸蛋白酶水解，由130kD左右的前毒素，打開二硫鍵，釋放出N端的70kD左右的抗酶多肽活力片段。

活力片段至少由兩部分組成,即毒力片段和細(xì)胞結(jié)合片段。毒力片段位于N端,由幾個(gè)保守的親水區(qū)組成，主要結(jié)構(gòu)是α-螺旋，對(duì)于跨膜通道的形成及毒效可能起著重要作用。細(xì)胞結(jié)合片段由C端的保守區(qū)和中間的可變區(qū)組成，主要結(jié)構(gòu)是β-片層，負(fù)責(zé)毒素與靶標(biāo)昆蟲受體的結(jié)合，從而決定了毒素的選擇性。中腸酶液的組成直接影響到δ-內(nèi)毒素的降解活化,對(duì)δ-內(nèi)毒素作用的專一性起著重要作用。

3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是12頁\一共有26頁\編輯于星期三毒蛋白的活化過程被昆蟲取食的晶體蛋白在中腸被溶解堿性環(huán)境成熟毒素被中腸蛋白酶消化活化毒素的活化

3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是13頁\一共有26頁\編輯于星期三3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理

毒素與受體蛋白的結(jié)合

毒素被活化以后，毒素首先是通過結(jié)構(gòu)域Ⅱ與上皮細(xì)胞膜上的受體蛋白發(fā)生專一性結(jié)合。結(jié)合分為兩步，第一步即初始結(jié)合(InitialBinding)，結(jié)合上的毒素可以再次與受體發(fā)生解離，故又稱可逆性結(jié)合(ReversibleBinding)；初始結(jié)合之后，毒素進(jìn)一步與膜受體蛋白發(fā)生緊密結(jié)合或直接插入細(xì)胞膜,此時(shí)的毒素與受體難以發(fā)生解離,故為不可逆性結(jié)合(IrreversibleBinding)。

現(xiàn)在是14頁\一共有26頁\編輯于星期三

插入及孔洞或離子通道的形成活化的毒素與刷狀緣膜上的受體結(jié)合后，結(jié)構(gòu)域Ⅰ插入膜內(nèi)，形成孔洞或離子通道，導(dǎo)致膜完整性的破壞，引起離子滲漏，水隨之進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞因膨脹而解體、死亡。

3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是15頁\一共有26頁\編輯于星期三(+)結(jié)構(gòu)域Iα-螺旋束現(xiàn)在是16頁\一共有26頁\編輯于星期三3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理

結(jié)構(gòu)域Ⅰ在殺蟲蛋白中的作用

Cry蛋白的結(jié)構(gòu)域Ⅰ是由6-7個(gè)兩親的α-螺旋圍繞著一個(gè)疏水的中心螺旋形成的。定點(diǎn)突變結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)域Ⅰ可能是通過自身的帶正電荷殘基與帶負(fù)電荷的膜表面接觸的。對(duì)于結(jié)構(gòu)域Ⅰ在膜上形成穿孔的機(jī)制，認(rèn)為是結(jié)構(gòu)域II在完成毒素-受體識(shí)別后，結(jié)構(gòu)域Ⅰ受毒素-受體結(jié)合的誘導(dǎo)要發(fā)生重大構(gòu)象變化，周圍的兩親α-螺旋向外翻，由α-4螺旋與α-5螺旋構(gòu)成的“軸”突出，4個(gè)毒素分子的α-5螺旋相互靠近形成孔道的內(nèi)壁，而4個(gè)α-4螺旋則形成孔道的外壁，孔道穿透整個(gè)磷脂雙層，細(xì)胞外的水大量內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞脹裂。

現(xiàn)在是17頁\一共有26頁\編輯于星期三α-5螺旋α-4螺旋α-5螺旋細(xì)胞膜α-4螺旋細(xì)胞膜圖2Bt殺蟲毒蛋白作用的傘型模型與形成孔道原理示意圖H2O現(xiàn)在是18頁\一共有26頁\編輯于星期三3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理

結(jié)構(gòu)域Ⅱ由3個(gè)β-折疊片層組成，主要進(jìn)行毒素與受體蛋白的特異性識(shí)別。在每個(gè)片層的頂端各有一個(gè)突環(huán)。毒素與受體的作用主要是通過這些突環(huán)與受體蛋白識(shí)別、并進(jìn)一步不可逆結(jié)合的。突環(huán)上氨基酸組成和殘基的帶電性、側(cè)鏈大小及疏水性等對(duì)毒素與受體的專一性結(jié)合都有影響，刪除突環(huán)或改變突環(huán)上殘基的性質(zhì)都會(huì)導(dǎo)致毒素與受體結(jié)合能力的嚴(yán)重喪失。

結(jié)構(gòu)域IIβ-片層上的突環(huán)結(jié)構(gòu)域Ⅱ在毒素-受體結(jié)合中的作用現(xiàn)在是19頁\一共有26頁\編輯于星期三3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理

結(jié)構(gòu)域Ⅲ在毒素-受體結(jié)合中的作用

結(jié)構(gòu)域Ⅲ是由兩組反平行的β-折疊片層組成的三明治結(jié)構(gòu)。

①通過交換不同毒素的結(jié)構(gòu)域Ⅲ發(fā)現(xiàn),該結(jié)構(gòu)域?qū)Χ舅氐臍⑾x專一性有一定影響。②結(jié)構(gòu)域Ⅲ也參與了毒素與受體的結(jié)合。

結(jié)構(gòu)域Ⅲ與受體結(jié)合及離子通道活性的調(diào)節(jié)有關(guān)?，F(xiàn)在是20頁\一共有26頁\編輯于星期三

不同品系的Bt由于產(chǎn)生的Cry蛋白類型不同，不僅殺蟲譜不同，而且很可能擁有不同的作用方式?？傊?，Bt內(nèi)毒素在進(jìn)入昆蟲中腸后，先是在堿性條件下溶解，然后被活化為小分子多肽,再與中腸內(nèi)膜上的刷緣狀膜小泡（BBMV）中特異受體結(jié)合，毒素分子插入質(zhì)膜形成一個(gè)微孔，陽離子和小分子滲入，這些微孔因滲透腫脹而變大，最終細(xì)胞破裂。昆蟲中腸上皮細(xì)胞死亡，腸壁受損，腸道內(nèi)容物進(jìn)入血淋巴，直接造成血淋巴pH值上升可使昆蟲麻痹死亡；毒性肽進(jìn)入血淋巴可使昆蟲患毒血癥死亡；活細(xì)胞或孢子進(jìn)入血腔可使昆蟲患敗血癥死亡。

3殺蟲晶體蛋白的作用機(jī)理現(xiàn)在是21頁\一共有26頁\編輯于星期三現(xiàn)在是22頁\一共有26頁\編輯于星期三二氫沉香呋喃類化合物：苦皮藤素Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等可致粘蟲：中腸柱狀細(xì)胞的微絨毛排列不整齊，大量脫落；基膜內(nèi)褶空間變大，排列紊亂；細(xì)胞質(zhì)密度降低；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)極度擴(kuò)張，囊泡化，核糖體脫落；線粒體嵴模糊不清楚，雙層膜不完整。推測(cè)其機(jī)理為：此類化合物與昆蟲中腸細(xì)胞膜及內(nèi)膜結(jié)合，膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，水分和各種離子的通透性隨之改變，引起細(xì)胞腫脹、失水、瓦解，最終死亡。推測(cè)其機(jī)理為：此類化合物與昆蟲中腸細(xì)胞膜及內(nèi)膜結(jié)合，膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，水分和各種離子的通透性隨之改變，引起細(xì)胞腫脹、失水、瓦解，最終死亡。

二、其他消化毒劑現(xiàn)在是23頁\一共有26頁\編輯于星期三饑餓對(duì)照處理正常對(duì)照脫氧鬼臼毒素對(duì)菜青蟲組織結(jié)構(gòu)的影響渾濁潰爛狀腸道內(nèi)無食物殘?jiān)?，呈黃色透明鬼臼毒素類化合物現(xiàn)在是24頁\一共有26頁\編輯于星期三CK12h2