新农药研究与开发重点

1.农药利弊 利：高效，速效，方便，适应性广，经济效益显著 弊：对非靶标毒害，环境污染，有害生物易产生抗药性，三致，三R 2.30年来农药发展面貌：品种在更新，活性在提高，毒性在降低 3.我国农药发展方针：仿制——以仿为主，仿创并举——自主创新 4.我国农药创制情况：乙蒜素 杀虫双 5.概念设计：概念设计是将合成工艺研究的结果转变为工业化生产开发过程中的一个重要环节要以工程的观点，收集整理与过程有关的技术资料，加上设计人员的经验等为依据进行设计，指导中试装置设计和中间试验，并对合成工艺不足进行完善。它是实验室工作到工业化生产的飞跃，重点在于经济和技术。 6.初筛分为普筛和定向筛选。可进入复筛的要求：杀虫剂初筛浓度1‰，死亡率＞80％，杀菌剂活体测定浓度0.5‰~1‰，防效＞65％，离体测定浓度0.05‰~0.1‰，抑制率＞80％，除草剂浓度0.75~2.25kg/ha，抑制率＞80%，植物生长调节剂0.01‰~0.1‰。 7.环境安全评价试验内容：评价入选化合物对环境生物的毒性及其在环境中的残留性、移动性和富集性，预测其对环境的潜在危害，为新农药的开发与安全使用，预防对环境的污染提供科学依据。 8.农药登记时要求有两年四地的残留量测定数据。 9.在课题立项是，要对文献充分调研，是项目具有新颖性，避免重复研究不能取得专利而浪费投资。 10.农药登记包括临时登记、品种登记和补充登记。 11.先导化合物：指通过生物筛选，从众多化合物中发现和选出的具有某种农药活性功能的新化合物，一般具有新颖的化学结构，并有衍生化和改变结构的发展潜力，可以用作起始研究模型经过结构优化，开发出受专利保护的新农药品种。 12.现在新农药开发的重要的前提是考虑其环境相容性，其次是生物活性。 13.先导化合物的意义：可以缩短新农药的开发周期，降低投资，提高成功率，增强抗风险能力。 14.什么是新化合物：未曾用于农药研究开发的化合物。包括全新合成的文献未报道过的新型化合物和未经农药筛选过的已知化合物。 15.新农药分子设计的基本思路必然要以化学和生物学相结合的知识体系为基础。化学角度要考虑化合物分子结构的合理性和合成的可能性，预测理化性质；从生物学角度要考虑化合物对假定靶标可能产生的生物活性，预测生物效应。 16.新农药分子设计的演变 化学方面：早期——引入有毒原子或基团。70年代及以后——以现代有机化学为基础，分子设计中引入极性，电子排布概念，借助计算机实现定量计算及预测化合物性质；生物活性测定水平提高，构效关系定量水平；合成方法引进合成子途径。有经验发展到理论指导方面。近年来——发展到结构/抗性，结构/毒性，结构/环境归趋研究。 生物学方面：早期——分子设计依靠形态学，形态学，生理学研究，依据知识水平低，复杂无法处理，盲目性。近年来——设计思路提高至生化，分子生物学水平，减少盲目性，可进行毒性等研究。 最近，生物学化学结合。 17.先导化合物发现的途径可归纳为四类：随机合成筛选法，类同合成法，天然活性物质模型法和生物合理设计 18.随机合成主要内容包括新化合物分子设计和合成以及生物测定活性。 19.随机合成中，分子设计的重点放在新颖的化学结构及新的分子骨架方面。 20.随机合成中新农药分子设计思路在以下几个领域： ①分子中引入少见元素②设计和合成新的杂环结构③利用有机化工副产物或其他化工行业中间体作为新化合物起始原料④立体化学思路⑤模拟天然生物活性化合物的化学结构，通过全合成或半合成进行结构衍生化改变⑥亚结构联结思路。 21.随机合成要求多靶标、全方位的探索生物活性。 22. 类同合成的分子设计思路可分为低层次和高层次层次。 A：低层次的分子设计是保留基本化学结构，只改变个别基因或亚结构，合成同一系列的衍生化合物，从中探寻新品种。 B：高层次的分子设计思路，是对已开发品种的分子结构进行较大改变，包括骨架结构的改变，以谋求新的二次先导化合物，进而开发出新型化学结构的品种。 23. 电子等排体：凡在同一标准的实验系统中能引起相似生化或药理作用的化合物。 24. 生物电子等排体：凡具有相似理化性质且由其产生广泛的相似生物活性的分子或基团。 25. 生物电子等排性：当有机化合物结构中改变某些特定原子间的排列时，由于电子分布或构型仍保持一定的相似性，结果新的骨架结构与原来化合物结构之间仍能具有某些共性，包括生物学性质的相似性。 26. 传统的生物电子等排体包括经典和非经典两大类。 举例：经典和非经典经典的生物电子等排体P30. 27. 类同合成的几种方法（五条即可P33） A:饱和环开裂； B：饱和侧链环合； C：引入或消除双链； D：引入立体结构； F：同系化合物的衍生化； 28．类同合成途径的生物筛选，既可采用随机合成同样的普筛体系，也可采用特定靶标的定向筛选。低层次类同合成采用定向筛选，高层次类同合成采用普筛。 29．为什么要从天然物质中开发农药？ 答：一方面，由于合成农药开发途径的成功率不断下降，多年来累计已有数以百万计的合成化合物被筛选过，使得设计新型结构化合物的思路受到很多限制，不得不寻求新的研究途径；另一方面，有关天然物质的基础研究已有长足进展，特别是诸如提取、分离、微量分析和结构鉴定等研究手段有了很大提高，使得天然物质的研究开发有了良好的知识基础和先进的实验条件。 30．天然产物的开发利用方式。 答：（1）直接利用：就是在确定药效之后，对产生该物质的生物进行培育良种、大量繁殖、提取有效成分、制剂加工等直接的工业化商品开发。 （2）与人工合成途径相结合：在确定药效之后，将其化学结构作为先导化合物模型，用合成方法进行结构优化研究，以期开发出性能比天然物质更好的新农药。 31．组合化学:是基于新农药创制研究过程中寻找和优化先导化合物必须快速合成并高效筛选大量分子的需要而产生的一种快速合成大量化合物的新方法。 32．固相载体：固相反应的基础，大多是由不同化合物聚合而成的树脂而制成。 固相载体的要求：A:优良的化学稳定性；B：具有良好的机械强度；C：特定的溶剂选择性。 33．载体连接基要求: A: 与反应物和载体连接时有较高的化学反应性，即易于连接； B：连接反应物和载体之间形成的化学键稳定性，确保后续反应的顺利进行； C：对裂解条件的高度敏感性，最好具有对裂解试剂的专一性，使最终产物顺利完整的从固相载体上解离下来。 34．混合裂分合成法。(P40) 35．高通量筛选体系的建立：包括高容量的化合物品库，自动化的操作系统，高特异性的离体或活体筛选模型，高灵敏度的检测系统，以及高效率的数据处理和管理系统等。 36．高通量筛选常与组合化学、自动化操作系统等技术的有机结合。 37．乙酰胆碱脂酶抑制剂模型模型： 在一定的温度和PH条件下，乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱水解，通过测剩下的乙酰胆碱量，可知乙酰胆碱酯酶活性。而测剩下的乙酰胆碱量是在利用其在酸性条件下与羟基、三氯化铁作用生成红棕色，其颜色深浅与剩余乙酰胆碱量成正比，颜色越深，则样品抑制乙酰胆碱脂酶的能力就越高，在A540测光吸收即可。 38．P49几种染色的原理。 39．全细胞测试原理、流程。 甾醇途径的最终产物（麦角瑙醇）对乙酰乙酰辅酶A硫解酶的启动基因有反馈控制作用。因此实验的前期工作是构建报告基因，将乙酰乙酰辅酶A硫解酶的启动基因融合到酿酒酵母全细胞中编码β-半乳糖苷酶的基因上，该启动子也能活化β-半乳糖苷酶基因.将待测化合物与经上述基因修饰的酿酒酵母全细胞及氯苯酚等在微量滴定板上混匀，在控制条件下反应一定时间，最后通过分光光度计检测。 40．生物筛选作用。 ①从供试化合物中发现生物活性，为新药的合成导向 ②对新化合物的效力和应用前景作出综合评价 ③为新农药开发提供毒理学数据，作为新化合物选型的重要参考 41．农药生物筛选包括三个层次：室内生物测定、盆栽药效试验、田间药效试验。 42．生物筛选应包含有效物质和安全物质的筛选制度两个方面。 43．生态筛选：以环境中的有益生物作为筛试对象，主要是观察农药使用后对有益生物是否有伤害作用，包括喷散过程中的直接伤害作用以及由于农药污染了环境对有益生物的间接伤害作用。 44．靶标和易损点 有机磷，氨基甲酸酯靶标为乙酰胆碱酯酶，鱼藤酮，磷化氢等以线粒体呼吸酶系统为靶标 氟化物以三羧酸循环为靶标，有机硫，克菌丹等以糖代谢系统为靶标，灭幼脲以几丁质合成系统。P54 45．天然产物农药和化学合成农药的本质区别： 化学合成农药 分子结构是人工化学反应合成 分子结构是认为设计 天然产物农药 生物自身一系列生化反应途径合成 分子结构是长期进化形成的 46．发现有价值的微生物应该从植物内生菌和极端环境放线菌中筛选。 47．植物内生菌：是指在植物中度过全部或近乎全部生活周期而不使寄生表现出任何症状的一类微生物，是植物微生态系统中的天然组成成分。 48．极端环境下放线菌的研究主要集中在三个类群： A：能够生活在极端温度条件下的放线菌（嗜热菌和嗜冷菌） B：极端PH条件下的放线菌（嗜碱菌和嗜酸菌） C：极端高盐浓度下的放线菌（嗜盐菌） 49．高产菌株的选育： A：紫外诱变；B：亚硝弧诱变；C：微波诱变；D：超声波诱变；F：原生质体融合选育 50．先导条件： 1、较高生物活性； 2、易于人工合成； 3、结构改造的潜力大 51．如何从天然产物中发现先导化合物？ 52．QSAR理论？ 答：主要采用数据统计的方法研究化合物的生物活性与化学结构之间的变化规律，并用一定的数学模型来概括和表达构效关系的量变规律。P60 53．药效构象：药物分子在与受体相结合时所采取的空间构象。当药物与受体作用时其与受体生物大分子活性部位结合时的构象，不一定是全局极小构象，只是某一低能构象。 54．重组病毒主要从外源基因的插入和缺失两方面入手。 55．Bt杀虫机理，及高选择性的原因 杀虫机理：Bt毒素进入昆虫体内之后，首先在昆虫中肠碱性环境下打开肽键中的二硫键及分子中的盐键成为原毒素，原毒素再经中肠蛋白酶水解释放出单毒素。毒素与中肠上皮细胞刷状缘膜囊上的受体结合。紧接着受体钙调素使毒蛋白原毒素孔道δ-内毒素蛋白发生寡聚化，进一步