Tweet
8.18. İnsektisitlerin Etki Mekanizmalarının Tespiti İçin Yapılan Çalışmalar
Sentetik organik bileşiklerin insektisit etkilerinin anlaşılmasından sonra, etki mekanizması üzerindeki çalışmalar da hızlanmıştır. Biyokimya ve organik kimyadaki hızlı gelişmeler, böceklerdeki fizyolojik ve anatomik çalışmaların yoğunlaşması insektisitlerin etki mekanizmaları konusundaki gelişmeleri teşvik etmiştir. Özellikle, Almanya ve diğer bazı Avrupa ülkelerinde başlayan böcek toksikolojisi çalışmaları ABD'de hız kazanmış ve Japonya'da da ciddi çalışmalar yapılmıştır.
Etki mekanizması, kimyasal maddenin böcek vücudunda fiziksel ve kimyasal olaylarda meydana getirdiği değişikliklerin toplamı olarak tanımlanabilir. Etki mekanizması çalışmaları böceği ölüme götüren sürecin kimyası ve mekaniği üzerine kesin bilgiler elde etmeye yöneliktir. İnsektisitlerin böcek vücudundaki metabolizmasında, fiziksel, kimyasal ve fizikokimyasal olaylar oldukça karışıktır. Bir insektisitin böcek vücudundaki etkilerini tespit edebilmek için bütün bu karmaşık olayları etkileyen faktörlerin bilinmesi gereklidir.
İnsektisitlerin etki mekanizmalarını tespit için bazı çalışmalar yapılmaktadır. Konuya yaklaşımdaki farklılıklar sebebiyle çok değişik araştırma metotları geliştirilmiştir. Ancak, çalışmaların çoğunluğu sondan başlangıca doğru olan seyri incelemeye yöneliktir. İnsektisitlerin etki mekanizmalarının tespiti için yapılan çalışmalar şunlardır.
1. Radyoaktif İzleyicilerin Uygulanması
İnsektisitlerin böcek vücudunda izledikleri yollar ve birikme yerlerini tespit etmek amacıyla, karbon 14 izotopu (C14) kullanılmaktadır. C^'lü insektisit böceğe uygulandıktan sonra radyoaktif izleyiciler ile insektisitin hareketi ve izlediği yollar bulunmaya çalışılmaktadır. İlk çalışmalarda, insektisitin etki yerinin vücutta birikme yeri olduğu sanılmaktaydı, fakat daha sonra bu görüşün yanlış olduğu anlaşılmıştır.
2. Metabolizma Çalışmaları
Böceklerin vücuda aldıkları insektisitleri metabolizma yoluyla başka bileşiklere dönüştürdükleri ilk kez DDT'de tespit edilmiştir. Winson ve Kearns (1952), Periplaneta americana (L.)'nın DDT'yi DDE'ye dönüştürdüğünü açıklamışlardır. Bu tip çalışmalar, daha çok böceklerde ilaçlara karşı gelişen dayanıklılık problemini anlamaya yönelik olmuştur. Aktif madde herhangi bir yolla organizmaya girdiğinde aktif maddenin molekülleri organizmada mevcut kimyasal maddelerle birlikte bazı fizyolojik olayların engellenmesine veya tümüyle ortadan kalkmasına sebep olabilmektedir.
İnsektisitlerin bir kısmında zehirlilik, bazı metabolizma olayları sonucunda değişebilmektedir. Bu metabolizma olayları oksidasyon ve hidrolizasyon olaylarıdır. Örneğin, malathion oksidasyona uğrayarak daha zehirli bir bileşik olan malaoxan'a dönüşmektedir. Oksidasyon sonucu meydana gelen, bu bileşik, böceklerde kolinesteraze enzimini 1000 kat daha fazla engellemektedir. Malathion ve malaoxan'ın hidrolize olmaları sonucu zehirsiz hale gelmektedirler. Hidrolize ve oksidasyon olayının hızı hayvansal organizmaya göre de değişmektedir. Örneğin, malathion böceklerde hızlı, memelilerde ise yavaş oksidasyona uğramaktadır. Bunun sonucu meydana gelen ve malathion'dan 1000 kat daha zehirli olan malaoxan ise tam tersi böceklerde hızlı, memelilerde daha yavaş meydana gelmektedir. Bu sebeple, malathion'un LD50 değerleri böceklerde 30 mg/kg iken memelilerde ise 1500 mg/kg'dır.
3. Enzim Çalışmaları
1960'lı yıllardan itibaren toksitite çalışmaları daha çok enzim sistemi üzerinde yoğunlaşmıştır. Değişik test hayvanları ve böceklerden alınan tamamen veya kısmen saflaştırılmış enzimlerin, deney tüplerinde insektisitlerle etkileşimi ortaya konulmuştur. Özellikle, insektisitlerin selektivitesini açıklamada ve selektif insektisit geliştirmede enzim çalışmalarının önemli bir yeri bulunmaktadır.
Deneysel olarak ortaya konmuş ve en fazla üzerinde durulan bir etki mekanizmasıdır. Esası enzimin bloke edilerek faaliyetinin engellenmesine dayanır. Herhangi bir organizmada bir fizyolojik olayda meydana gelen normal bir reaksiyon aşağıdaki gibi gerçekleşmektedir.
Enzim + Enzimle reaksiyona giren madde = Ara ürün = Ürün + Enzim (E + S = ES = Ü + E)
Yukarıdaki reaksiyonda enzim ile engelleyici bir madde reaksiyona girdiğinde ise reaksiyon Enzim + Engelleyici madde = Engellenmiş enzim (E + İ = Eİ) şeklinde sonuçlanır.
Bu reaksiyonda da görüleceği gibi sonuçta bir ürün meydana gelmez. Çünkü aktif madde enzim faaliyetini engellemiştir. Sonuçta, zehirlenme ortaya çıkar, genel olarak sinir sistemindeki etki mekanizması böyle gerçekleşmektedir.
4. Zehirlenme Belirtilerinin Tümüyle İlgili Çalışmalar
Zehirlenme belirtilerinin tümüne birden sindrom adı verilmektedir. Tek bir belirti etki mekanizmasının anlaşılması için yeterli değildir. Bütün belirtiler göz önünde bulundurularak sonuçlar yorumlanmalıdır. Zehirli maddelerin vücuda giriş yolundan ziyade vücutta izlediği yol ve etki yerinde yeterince birikmesi önemlidir. Zehirli maddenin vücutta dağılması kanla olmaktadır. Bazı insektisitlerin toksik etkileri böcek vücudunda oluşan toksik türevleriyle ortaya çıkmaktadır. İnsektisit toksik forumda ilk etki yerine vardığında bir takım anormalliklere sebep olmaktadır. Bunlar, dıştaki belirtiler ile anlaşılmaktadır.
KAYNAK: TARIMSAL ZARARLILARLA MÜCADELE YÖNTEMLERİ VE İLAÇLAR KİTABI
(Üçüncü Baskı) (Gözden geçirilmiş ve genisletilmiş)
Prof. Dr. Erol YILDIRIM
Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bitki Koruma Bölümü - 2012
Sentetik organik bileşiklerin insektisit etkilerinin anlaşılmasından sonra, etki mekanizması üzerindeki çalışmalar da hızlanmıştır. Biyokimya ve organik kimyadaki hızlı gelişmeler, böceklerdeki fizyolojik ve anatomik çalışmaların yoğunlaşması insektisitlerin etki mekanizmaları konusundaki gelişmeleri teşvik etmiştir. Özellikle, Almanya ve diğer bazı Avrupa ülkelerinde başlayan böcek toksikolojisi çalışmaları ABD'de hız kazanmış ve Japonya'da da ciddi çalışmalar yapılmıştır.
Etki mekanizması, kimyasal maddenin böcek vücudunda fiziksel ve kimyasal olaylarda meydana getirdiği değişikliklerin toplamı olarak tanımlanabilir. Etki mekanizması çalışmaları böceği ölüme götüren sürecin kimyası ve mekaniği üzerine kesin bilgiler elde etmeye yöneliktir. İnsektisitlerin böcek vücudundaki metabolizmasında, fiziksel, kimyasal ve fizikokimyasal olaylar oldukça karışıktır. Bir insektisitin böcek vücudundaki etkilerini tespit edebilmek için bütün bu karmaşık olayları etkileyen faktörlerin bilinmesi gereklidir.
İnsektisitlerin etki mekanizmalarını tespit için bazı çalışmalar yapılmaktadır. Konuya yaklaşımdaki farklılıklar sebebiyle çok değişik araştırma metotları geliştirilmiştir. Ancak, çalışmaların çoğunluğu sondan başlangıca doğru olan seyri incelemeye yöneliktir. İnsektisitlerin etki mekanizmalarının tespiti için yapılan çalışmalar şunlardır.
1. Radyoaktif İzleyicilerin Uygulanması
İnsektisitlerin böcek vücudunda izledikleri yollar ve birikme yerlerini tespit etmek amacıyla, karbon 14 izotopu (C14) kullanılmaktadır. C^'lü insektisit böceğe uygulandıktan sonra radyoaktif izleyiciler ile insektisitin hareketi ve izlediği yollar bulunmaya çalışılmaktadır. İlk çalışmalarda, insektisitin etki yerinin vücutta birikme yeri olduğu sanılmaktaydı, fakat daha sonra bu görüşün yanlış olduğu anlaşılmıştır.
2. Metabolizma Çalışmaları
Böceklerin vücuda aldıkları insektisitleri metabolizma yoluyla başka bileşiklere dönüştürdükleri ilk kez DDT'de tespit edilmiştir. Winson ve Kearns (1952), Periplaneta americana (L.)'nın DDT'yi DDE'ye dönüştürdüğünü açıklamışlardır. Bu tip çalışmalar, daha çok böceklerde ilaçlara karşı gelişen dayanıklılık problemini anlamaya yönelik olmuştur. Aktif madde herhangi bir yolla organizmaya girdiğinde aktif maddenin molekülleri organizmada mevcut kimyasal maddelerle birlikte bazı fizyolojik olayların engellenmesine veya tümüyle ortadan kalkmasına sebep olabilmektedir.
İnsektisitlerin bir kısmında zehirlilik, bazı metabolizma olayları sonucunda değişebilmektedir. Bu metabolizma olayları oksidasyon ve hidrolizasyon olaylarıdır. Örneğin, malathion oksidasyona uğrayarak daha zehirli bir bileşik olan malaoxan'a dönüşmektedir. Oksidasyon sonucu meydana gelen, bu bileşik, böceklerde kolinesteraze enzimini 1000 kat daha fazla engellemektedir. Malathion ve malaoxan'ın hidrolize olmaları sonucu zehirsiz hale gelmektedirler. Hidrolize ve oksidasyon olayının hızı hayvansal organizmaya göre de değişmektedir. Örneğin, malathion böceklerde hızlı, memelilerde ise yavaş oksidasyona uğramaktadır. Bunun sonucu meydana gelen ve malathion'dan 1000 kat daha zehirli olan malaoxan ise tam tersi böceklerde hızlı, memelilerde daha yavaş meydana gelmektedir. Bu sebeple, malathion'un LD50 değerleri böceklerde 30 mg/kg iken memelilerde ise 1500 mg/kg'dır.
3. Enzim Çalışmaları
1960'lı yıllardan itibaren toksitite çalışmaları daha çok enzim sistemi üzerinde yoğunlaşmıştır. Değişik test hayvanları ve böceklerden alınan tamamen veya kısmen saflaştırılmış enzimlerin, deney tüplerinde insektisitlerle etkileşimi ortaya konulmuştur. Özellikle, insektisitlerin selektivitesini açıklamada ve selektif insektisit geliştirmede enzim çalışmalarının önemli bir yeri bulunmaktadır.
Deneysel olarak ortaya konmuş ve en fazla üzerinde durulan bir etki mekanizmasıdır. Esası enzimin bloke edilerek faaliyetinin engellenmesine dayanır. Herhangi bir organizmada bir fizyolojik olayda meydana gelen normal bir reaksiyon aşağıdaki gibi gerçekleşmektedir.
Enzim + Enzimle reaksiyona giren madde = Ara ürün = Ürün + Enzim (E + S = ES = Ü + E)
Yukarıdaki reaksiyonda enzim ile engelleyici bir madde reaksiyona girdiğinde ise reaksiyon Enzim + Engelleyici madde = Engellenmiş enzim (E + İ = Eİ) şeklinde sonuçlanır.
Bu reaksiyonda da görüleceği gibi sonuçta bir ürün meydana gelmez. Çünkü aktif madde enzim faaliyetini engellemiştir. Sonuçta, zehirlenme ortaya çıkar, genel olarak sinir sistemindeki etki mekanizması böyle gerçekleşmektedir.
4. Zehirlenme Belirtilerinin Tümüyle İlgili Çalışmalar
Zehirlenme belirtilerinin tümüne birden sindrom adı verilmektedir. Tek bir belirti etki mekanizmasının anlaşılması için yeterli değildir. Bütün belirtiler göz önünde bulundurularak sonuçlar yorumlanmalıdır. Zehirli maddelerin vücuda giriş yolundan ziyade vücutta izlediği yol ve etki yerinde yeterince birikmesi önemlidir. Zehirli maddenin vücutta dağılması kanla olmaktadır. Bazı insektisitlerin toksik etkileri böcek vücudunda oluşan toksik türevleriyle ortaya çıkmaktadır. İnsektisit toksik forumda ilk etki yerine vardığında bir takım anormalliklere sebep olmaktadır. Bunlar, dıştaki belirtiler ile anlaşılmaktadır.
KAYNAK: TARIMSAL ZARARLILARLA MÜCADELE YÖNTEMLERİ VE İLAÇLAR KİTABI
(Üçüncü Baskı) (Gözden geçirilmiş ve genisletilmiş)
Prof. Dr. Erol YILDIRIM
Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bitki Koruma Bölümü - 2012