Transcript Pesticides เอกสาร “สารก าจัดศัตรูพืชและสัตว์” 1

Pesticides
เอกสาร
“สารกาจัดศัตรูพืชและสั ตว์ ”
1
Pesticides
Pesticides = pest (เพ็ซท) n. + -icide(อิซายด์ )
1. สั ตว์ ที่รบกวน หรื อทาลาย เช่ นตัวแมลง
2. โรคร้ าย
3. มนุษย์ ทที่ าลายความสุ ขของผู้อื่น
หมายถึง สารเคมีทมี่ นุษย์ นามาใช้ กาจัด ทาลาย ควบคมุ และ
ป้ องกันสิ่งมีชีวติ ทีเ่ ป็ นศัตรูและมารบกวนความเป็ นอย่ ขู องมนษุ ย์ ,
สัตว์ เลีย้ ง และพืช
“สารกาจัดศัตรู พืชและสั ตว์ ”
2
“สารกาจัดศัตรู พืชและสั ตว์ ”
ชนิดของ pesticides แบ่ งตามการออกฤทธิ์
1. สารฆ่ าแมลง (Insecticides) เช่ น DDT organophosphate
pyrethrins Landrin
2. สารฆ่ าสั ตว์ ฟันแทะ (Rodenticides) เช่ น Warfarin สารหนู
3. สารกาจัดวัชพืช (Herbicides) เช่ น paraquart 2,4-D
4. สารฆ่ าเชื้อรา (Fungicides) เช่ น Dicloran Captan
5. กลุ่มเบ็ดเตล็ด
3
ชนิดของสารฆ่ าแมลง (Insecticides)
1. สารฆ่าแมลงชนิดอนินทรียส
์ าร (Inorganic insecticides)
ปรอท ตะกัว่ สารหนู บิสมัส พลวง ฟลูออรี น ฟอสฟอรัส
ั
2. สารฆ่าแมลงชนิดอินทรียส
์ งเคราะห์
(Synthetic
organic insecticides)
-พวกไฮโดรคาร์บอนที่มีคลอรี นเป็ นส่ วนประกอบในโมเลกุล (chlorinated
hydrocarbons) เช่น DDT
-พวกฟอสเฟตอินทรี ย ์ (organophosphates) เช่น phodphoryl chloride
cyanophosphate, Parathion, Folidol
-พวกคาร์บาเมต (carbamates) เช่น Aldicarb Aminocarb Carbofuran
3. สารฆ่าแมลงชนิดอินทรียจ
์ ากพืช (Organic insecticides
from plants)
่ ไพรีธม
เชน
ั หางไหล ตะไคร ้หอม สะเดาอินเดีย ยาสูบ
4
ธาตุหลัก สารฆ่ าแมลง
ปรอท
สารหนู
สูตรเคมี
เมอร์ ควิ ริก
HgCl2
คลอไรด์
อาร์ เซนิคไตรออกไซด์ As2O3
ตะกั่ว
อาร์ เซนิคเปนตอกไซด์ As2O5
แอนติโมนี
C4H4KO7Sb
โปตัสเซียมตาร์ เตรท
ตะกั่วอาร์ เซเนต PbHAsO4
บิสมัธ
บิสมัธสับคาร์ บอเนต (BiO)2CO3
พลวง
ฟลูออรี น โซเดียมฟลูออไรด์
NaF
ฟอสฟอรั ส ฟอสฟอรั สขาว
P4
พิษต่ อสัตว์ เลีย้ งลูกด้ วยนม
ทาลายเซลล์ ไต,ประสาท และ
อวัยวะทั่วไป
ระคายเคือง ทาลายเซลล์ ของอวัยวะ
ภายในผิวหนังอักเสบ มะเร็งปอด
ทาลายเซลล์ พิษคล้ ายสารหนู
พิษโดยเฉพาะต่ ออวัยวะภายใน
พิษผสมเกิดจากทัง้ ตะกั่วและสารหนู
ทาลายเซลล์ ตับ หัวใจ ไต และสมอง
ระคายเคือง เกิดการอักเสบของ
เนือ้ เยื่อบุผิว
เกิดภาวะฟลูออโรซิส ฟั นเป็ นจุดขาว
ทาให้ เซลล์ ตายและหลุดออก
ทาลายเซลล์ ตับ หัวใจ ไต
5
Organochlorines
Pyrethroids
Organophosphorus
Carbamate esters
Enzymes
Axonal membranes
Ions (Na+, K+, Ca++, Cl-)
Enzymes
Neurotransmitters
้ ประสาทของ
แสดงตาแหน่งออกฤทธิท
์ รี่ ะบบเสน
สารฆ่าแมลงกลุม
่ สารอินทรีย ์
6
ไฮโดรคาร์ บอนทีม่ คี ลอรีนเป็ นส่ วนประกอบในโมเลกุล
(chlorinated hydrocarbons) เช่ น DDT
DDT : dichloro-diphenyl trichloroethane
เริม
่ ใช ้ ปี 2482
R2
C
R1
R
R
R = Cl , R1 = H , R2 = CCl3
R = OCH3 , R1 = H , R2 = CCl3 => Methoxychlo
• รวมตัวกับฟอสโฟลิปิดในเยื่อหุ้มเซลล์
โดยเฉพาะเซลล์ของระบบประสาทหรื อแอกซอน
• ยับยั้งเอนไซม์ อะดีโนซีนไตรฟอสฟาเตส (ATPase)
7
• ดีดีทเี ป็ นสารฆ่ าแมลงประเภทแบบถูกตัว คือ มันซึมซาบผ่ านผิว
ชั้นนอกไคติน(chitin) เข้ าไปยังระบบประสาทของแมลงได้ ดี
แต่ ซึมผ่ านผิวหนังของคนได้ น้อยกว่ าผิวของตัวแมลง
• DDT มีพษิ เฉียบพลัน
เกิดปฏิกริ ิยากับระบบประสาทส่ วนกลางของคนและสั ตว์
ทาลายระบบควบคุมการหายใจ ทาให้ เซลล์ขาดออกซิเจน => ตาย
• ดีดีที 30 กรัมต่ อนา้ หนักร่ างกาย 70 กิโลกรัม
สามารถทาให้ คนนั้นตายได้
• อ ันตรายของ DDT คือ มีการสะสมตกค้ างในสิ่ งแวดล้ อม
8
ฟอสเฟตอินทรีย์ (organophosphates)
เช่ น phodphoryl chloride, cyanophosphate, Parathion, Folidol
R1
R2
O(S)
P
X
X = quaternary nitrogen, -F, -CN, -OCN,
-SCN, -Br -Cl และ alkyl group
X เป็ น Quaternary amine ฟอสโฟรีลโคลีน (phosphorylcholines)
กลุ่มนีเ้ ป็ นกลุ่มเล็กทีส่ ุ ด แต่ มีพษิ รุ นแรงมาก
X คืออะตอมของฟลูออรีน ฟลูออโรฟอสเฟต (fluorophosphates)
เป็ นกลุ่มใหญ่ แต่ นามาใช้ น้อย เป็ นก๊ าซพิษระเหยได้ ง่าย สารพิษทีร่ ้ ู จกั
กันดีคือ diisopropyl fluorophosphate (DFP) หรื อ “ก๊ าซทาลายระบบ
ประสาท” ที่นามาใช้ ได้ แก่ ไดเมฟอกซ์ (dimefox) และไมพาฟอกซ์
(mipafox)
9
Organophosphate
R1
R2
O(S)
P
X
X = quaternary nitrogen, -F, -CN, -OCN,
-SCN, -Br -Cl และ alkyl group
X ถูกแทนทีด่ ้ วย CN, OCN, SCN, Cl, Br และ I นามาใช้ เป็ นสารฆ่ า
แมลงและปราบศัตรู พืชมาก
X จะเป็ นอะไรก็ได้ ทแี่ ตกต่ างจากสามกลุ่มแรก สารกลุ่มนีเ้ ป็ น
สารพิษใช้ ฆ่าแมลง ยาถ่ ายพยาธิและศัตรู พืชอื่น ๆ มากมาย บางอย่ าง
เป็ นพิษต่ อเชื้อราและพืชมีดอกด้ วย บางชนิดเช่ น ไตรออร์ ธาเครซีล
ฟอสเฟต (TOCP) ไม่ มีฤทธิ์ในการฆ่ าแมลงเลย
10
ENZYME
Acetylcholine esterase
esteratic site anionic site
_
O
H3C
H2 H3C + CH3
N
C
C
CH3
O
C
O
H2
Acetylcholine
ENZYME
Acetylcholine esterase
esteratic site anionic site
_
O
C2H5-O
H2 H3C + CH3
N
P
C
CH3
C2H5-O
S
C
H2
Organophosphate
“ anticholinesterase ”
11
พวกคาร์ บาเมต (carbamates)
เช่น Aldicarb Aminocarb Carbofuran
( or S )
O
O
R - O- C - N - R 1
( or S )
“ anticholinesterase ”
[ -O -C-N -
คือ หมูค่ าร์ บาเมต ]
R2
เช่ น Serin Carbatyl Baygon Furradan Lannate
สารฆ่ าแมลงจะไม่ มีอะตอมของกามะถัน
กามะถันแทนทีอ่ อกซิเจนในกรณีทเี่ ป็ นสารฆ่ าหญ้ าและ
เชื้อรา
12
สารฆ่ าแมลงชนิดอินทรีย์จากพืช (Organic insecticides from plants)
เช่น ไพรีธัม หางไหล ตะไคร้ หอม สะเดาอินเดีย ยาสู บ
ไพเรธริน (pyrethrins)
ละลายในปิ โตรเลียมอีเธอร์ อะซีโตน คลอโรฟอร์ ม อัลกอฮอล์ และ
นา้ มันก๊าด
ออกฤทธิ์แบบ knock down action
รวมตัวกับชั้นไขมันคู่ (lipid bilayer) ของเยื่อหุ้มเซลล์ ทาให้ ATPase
หยุดทางาน
13
สารฆ่ าสั ตว์ ฟันแทะ(rodenticides)
1. สารฟลูออโรอินทรีย์ (Organic fluorine compounds)
ยังยั้งการทางานของเอนไซม์ อะโคนิเตส(aconitase)ในวัฏจักร์ เครบส์ (Krebs
cycle) => ไม่ มีการสร้ างพลังงาน และ การครั่งของ citrate
O
Sodium monofluoroacetate : F-CH2-C-ONa
O
2-Fluoroacetamide : F-CH2-C-NH2
2-Fluoroethanol : F-CH2-CH2-OH
OH
Glycerol difluorohydrin : F-CH2-CH-CH2-F
OH
Glycerol chlorofluorohydrin : F-CH2-CH-CH2-Cl
O
N,N-Methyl Napthalylfluoroacetamide(MNFA) : F-CH2-C-N-CH3
14
cis-Acronitase
Isocitrate
Citrate
CO2 +
NADH
ฟลูออโรอะซีเตท
Acetyl CoA
a-ketoglutarate
Oxaloacetate
CO2 +
NADH
TCA CYCLE
NADH
Succinyl CoA
Fumarate
GTP
H2O
Succinate
Malate
+
FADH + H
15
2. อนุพนั ธ์ ของยูเรีย (Substituted Ureas)
N H -C-N H 2
O
CH 2-N H -C-N H Pyriminil
S
NO2
a-Naphthyl thiourea (ANTU)
O
HN
O
NH
O
O
Alloxan
ยับยั้งเอนไซม์ ในไมโครโซมของตับ
ทาลายเซลล์ เบต้ าของตับอ่ อน
ทาให้ รบกวนเมตะลิสม์ ของนา้ ตาลกลูโคส
ระบบสมองและประสาทจะถูกรบกวนและทาลาย
16
3. สารต่ อต้ านไวตามินเค (Antivitamin K compounds)
OH
O
O
Coumarin
O
OO
OH
OH
O
O
Dicoumarol
O
CH2-C-CH3
O
Warfarin
ทาให้ เลือดไม่ หยุดไหลเวลามีบาดแผล
4. กลุ่มเบ็ดเตล็ด
ไม่ มีความสั มพันธ์ กนั ในด้ านกลไกความเป็ นพิษ ได้ แก่
อัลฟาคลอราโลส (a-chloralose) และ
นอร์ บอร์ มีด (norbormide)
17
สารฆ่ าหญ้ า (herbicide)
1. คลอโรฟี นอกซี (Chlorophenoxy compound)
Cl
O-CH2-COOH
Cl
2,4-D
Cl
O-CH2-COOH
Cl
Cl
2,4,5-T
ทาให้ กล้ามเนื้อแข็งเกร็ง อัมพาต และหมดความรู้สึก กล้ามเนื้อหัวใจ
กระตุกถี่มากจนตาย
ไม่ เป็ นสารก่อการกลายพันธุ์ แต่ อาจเสริมการเกิดมะเร็ง
18
2. สารประกอบไนโตรเจนชนิดจตุภูมิ (Quarternary nitrogen compounds)
+N N +
CH2 - CH2
Diquat cation
กรีนโซน
กรัมม๊ อกโซน
แกรมม่ าโซน
คอนโซน
คอนโดโซน
คอมโบโซน
+
CH3N
+
NCH3
Paraquat cation
คาราโซน
แซปเปร์
ไบโอโซน ฟิ วโก้
สตาร์ โซน
คาบีโซน
ดาราโซน ปาโคโซน เมโทรโซน อาคาโซน
คิงโซนทอปโซน
พาราคว๊ อต ม๊ อกตาโซน อีโคพาเรด
จักรวาลโซน ไทนาโซน พีราโซน
ยูคาร์ โซน
อี-โซน
ซีโซน
น๊ อกโซน แพลนโซน ยูนิโซน
เอ-โซน
ซุ ปเปอร์ โซน น๊ อกโซน-เอ็ม ฟาร์ เมอร์ โซน รู ต้า เอ.บี.โซน
19
Toxic of paraquat => Hit and Run
Reduced
Paraquat
NADP+
NADH,
H+
O2
Oxidized
Paraquat
O2
-
Superoxide
H 2 O2
Dismutase
Catalase
Superoxide
H 2 O , O2
Radical
Singlet Oxygen
Other free radicals
-
การผ่ านเข้ าออก
ของอิออน
-
การสั งเคราะห์ แสง
ของพืช
Lipid peroxidation
เยื่อหุ้มเซลล์ ถูก
ทาลาย
เซลล์ตาย
20
ื้ รา
สารฆ่าเชอ
(fungicides)
1. สารฆ่ าเชื้อราชนิดอนินทรีย์และโลหะอินทรีย์
สารประกอบของโครเมียม ทองแดง สั งกะสี แคดเมียมและปรอท
ั
ั
่ โซเดียมโครเมต, ทองแดงซลเฟต,
ี ลอไรด์,
เชน
สงกะส
ค
แคดเมียมคลอไรด์, ปรอทคลอไรด์และปรอทอ ัลคีล
2. สารฆ่ าเชื้อราชนิดอินทรีย์
Thiocarbamate esters
สารประกอบกามะถันและไนโตรเจน ได้แก่ แคปแทน
(Captan), แคปทาฟอล (Captafol) และฟอลเพท (Folpet)
21
ื้ ราชนิดอินทรีย ์
2. สารฆ่าเชอ
สารฟี นอลและเอสเธอร์ ของมัน
ั
ย ับยงการเกิ
ั้
ดขบวนการออกซเิ ดทีฟฟอสฟอริลเลชน
(oxidative phosphorylation) ในไมโตคอนเดรีย
ไดไนโตรฟี นอล(dinitrophenols; DNP)
เพนตะคลอโรฟี นอล (pentachlorophenol)
ไตรโคลโคฟี นอล(trichlorophenol)
โคลโรเนบ(chloroneb)
ไดคลอร์เฟน (dichlorphen)
ี วิน(etoxyquin)
อีทอกซค
โอเฟนนิลฟี นอล(o-phenylphenol) และ
8-ควินนินอล (8-quininol)
22
การตรวจวัดเอนไซม์
Total Cholinesterase
23
Total Cholinesterase
•Pseudocholinesterase or butylylcholinesterase : CHS สร้ างจากตับ
•True cholinesterase : AcHE สร้ างเม็ดเลือดแดง
Acetylcholine esterase
Substrate สาหรับการตรวจวัด total cholinesterase
•Acetylcholine => H+ วัดการเปลีย่ นแปลง pH
•Propionylthiocholine => thiocholine
หรื อ Acetylthiocholine
5-thio-2-nitrobenzoate
หรือ butyrylthiocholine
วัดการดูดกลืนแสง
DTNB
5,5-dithio bis( 2-nitrobenzoic acid )
24
Measurement reaction of Total cholinesterase using PTC
O
O
C2H5 C S CH2 CH2 N(CH3)3
propionylthiocholine (PTC)
+
C2H5 C OH
Cholinesterase
propionic acid
+
HS CH2 CH2 N(CH3)3
H2O
thiocholine
2 HS CH2 CH2 N(CH3)3
(CH3)3N CH2 CH2 S S CH2 CH2 N(CH3)3
+
O2N
S S
HOOC
+
NO2
COOH
DTNB
max 320 nm
2
HS
dithiocholine
NO2
COOH
5-thio-2-nitrobenzoic acid
max410 nm
25
Measurement reaction of Pseudocholinesterase (PCHE)
using BTC and blue dye (2,6-dichlorophenolindophenol; DIP)
Butyrylthiocholine + H2O
PCHE
2 Thiocholine
+
2,6-dichlorophenolindophenol
max 600 nm
Bytyric acid + Thiocholine
Dithiocholine
+
DIP-H2
Colorless solution
26
Objective of the cholinesterase measurement
used to assess
• liver function
• monitor excessive exposure to
the anticholinesterase
organophosphorus insecticides
• predict susceptibility to prolonged apnea
after administration of
the muscle relaxant succinylcholine
• investigate the inheritance of variants of
the enzyme
27
Final concentration in the assay mixture
PTCI = 2 mmol/L
inhibitor of CHE
dibucaine 0.03 mmol/L
for investigate
NaF = 4 mmol/L
the inheritance of variants
of the enzyme
DTNB = 0.254 mmol/L
Phosphate buffer = 25 mmol/L
Dibucaine number (DN) = 1 -
Inhibited activity
Uninhibited activity
x 100
28
Toxic of organophosphate
Mid
Moderate
Severe
Pseudocholinesterase activity
20-50 % of normal
10-20 % of normal
10 % of normal
CHE activity in sample serum
X 100
CHE activity in pool normal serum
ค่ าปกติ : 4.8 - 12 IU/ml
Quinidine sulfate
PTCI + enzyme ----> thiocholine
Thiocholine + DTNB ----> 5-thio-2-nitrobenzoate
(unstable)
29
Dilute sample 1:50 หรื อ 1:100 ก่ อนตรวจวัด
Sample Blank
DTNB buffer
Quinidine reagent
PTCI substrate
Diluted Sample
PTCI substrate
Quinidine reagent
Sample Test
3.0 ml
3.0 ml
อุ่นใน water bath 37oซ. นาน~5 นาที
1.0 ml
1.0 ml
1.0 ml
1.0 ml
อุ่นใน water bath 37oซ. นาน 3 นาทีพอดี
1.0 ml
1.0 ml
Fixed Time kinetic(rate) Assay หรื อ Two-point Kinetic assay
Total
volume
x
Abs
CHS acitivity =
Sample volume x 13.6 x Incubation time(min)
30
ทุกคนตรวจวัด Total Cholinesterase
Unknown serum
Control serum
1
1
(2 คน ต่ อ 1 หมายเลข)
(แจกให้ โต๊ ะละ 1 หลอด)
Sample Blank
DTNB buffer
Quinidine reagent
PTCI substrate
Sample
PTCI substrate
Quinidine reagent
Sample Test
3.0 ml
3.0 ml
อุ่นใน water bath 37oซ. นาน~5 นาที
1.0 ml
1.0 ml
0.02 ml
0.02 ml
อุ่นใน water bath 37oซ. นาน 3 นาทีพอดี
1.0 ml
1.0 ml
ค่ า ChE ของ Control serum : ...............................U/ml
31
Calculation
ABS
x
T.V.
Total ChE activity(IU/ml) =
S.V. x 13.6 x b x Z
Cal. Factor =
DABS
T.V.
S.V.
13.6
b
Z
5 . 02
0 . 02  13 . 6  1 . 0  3
= ASample test - ASample Blank
= Total volume in reaction tube ( 5.00 + 0.02 )
= Sample volume ( 0.02 ml )
= millimolar absorptivity of 5-thio-2-nitrobenzoate
= cuvette pathlength ( 1.0 cm )
= 3 นาที
32
ตัวอย่ างข้ อมูล กรณีวดั แบบ Multi-point kinetic assay
Time
00:00
00:30
01:00
01:30
02:00
02:30
03:00
03:30
ABS
0.042
0.089
0.137
0.185
0.231
0.277
0.324
ABS/30 sec ABS/min
0.089 - 0.042 = 0.047
0.137 - 0.089 = 0.048
0.185 - 0.137 = 0.048
0.231 - 0.185 = 0.046
0.277 - 0.231 = 0.046
0.324 - 0.277 = 0.047
0.094
0.096
0.096
0.092
0.092
0.094
ค่ าเฉลีย่ = 0.094
TotalCholinesterase(U / ml)  DA
TotalVolume
min SampleVolume  13.6  CuvettePat h

33