제23편 농약의 작용기작

 

제23편 농약의 작용기작

 

 

 

1. 작용점(Target site)과 작용기작

 

  - 농약이 유해생물에 독성을 일으키기 위해서는 생물이 생명을 유지하는데 필수적인 기능들의 일부를 일부를 정지

    또는 교란시키는 효과가 있어야 하는데, 농약에 의하여 공격을 받는 생체 내의 특정 작용부위를 작용점이라고 한다.

 

  - 작용기작은 독성을 유발시키는 일련의 체계적인 과정을 의미한다.

 

 

 

2. 살충제의 작용기작

 

  1) 살충제의 작용점 도달

 

     - 살충제는 살포된 후 곤충의 체내 작용점까지 도달하여야만 독작용을 나타나며, 그 침입경로에 따라 식독제

       (또는 소화중독제), 접촉독제 및 흡입독제로 구분된다.

 

     (1) 식독제

 

        - 해충의 소화기관으로 흡수되어 중독작용을 일으키는 살충제로서 소화기관 내에 흡수된 약제가 작용점에

          도달하는경로는 경구적으로 먹이와 함께 섭취한 약제가 중장(midgut) 내에 흡수되어 이루어지므로 작용점

          도달정도는 중장액의 액성(pH)에 의해 크게 좌우된다.

 

        - 즉 산성에 잘 용해되는 약제는 중장액이 산성이 곤충에는 쉽게 흡수되어 작용점에 도달되지만 중장액이

          알칼리성인 곤충에는 작용점에 도달하기 어렵다.

 

     (2) 접촉독제

 

       - 접촉독제는 살포된 약제가 곤충의 표피나 다리의 환절간막(tarsus) 등에 접촉, 침투하여 작용점에 도달하므로

         살충제의 화학적 구조 및 해충의 표피의 특성과 밀접한 특성이 있다.

 

     (3) 곤충의 표피는 내피와 외피로 크게 나누어지는데 외피는 지질인 왁스(wax)로 구성되어 있는데 반하여 내피는

         색소 등으로 구성되어 있다.

 

     (4) 살충제가 작용점까지 침입하려면 우선 외피층을 구성하고 있는 지질층을 쉽게 투과할 수 있어야 한다.

 

 

  2) 살충제의 작용기작

 

    (1) 곤충의 체내에 침입한 살충제의 작용기작을 보면 기계유유제와 같이 곤충의 표피를 유막으로 피복하여 질식,

        치사하게 하는 물리적 작용제도 있으나 최근 사용되고 있는 살충제의 대부분이 곤충의 생명을 유지, 보전하는데

        필수적인 신경전달계나 에너지대사계에 작용하여 곤충에 치명적인 영향을 주는 것들이다.

 

    (2) 그러나 최근에는 살충제의 안전성 제고을 위하여 곤충의 큐티클층을 구성하고 있는 chitin의 생합성을 저해한다든가

        곤충체내 호르몬의 균형을 교란시켜 곤충 특유의 변태생리 기능을 저해, 살충작용을 하는 것이 있으며, 특정 해충에만

        선택적으로 작용하여 발병을 유도하는 미생물 살충제 등도 개발되어 실용화 되어 있음

 

    (3) 살충제의 작용기작

 

       - 곤충의 신경기능 저해

     

         ㄱ. acetylcholinesterase(AChE) 활성 저해제

 

         ㄴ. 신경축색(axon) 전달 저해

 

         ㄷ. synapse 후막의 신경전달물질 수용체 저해제

 

       - 충체 내 에너지 대사 저해

 

       - 충체 내 생합성 저해

 

       - 곤충 호르몬 기능의 교란

 

 

< 살충제 작용기작별 분류기준 >

  

  

 

 

 

 

 

3. 살균제의 작용기작

 

  1) 병원균의 세포벽은 왁스(wax)와 단백질로 구성되어 있으므로 살균제가 병원균의 세포 내에 침투하여 작용점에 도달

     하려면 우선 병원균의 세포벽을 투과하여야 한다.

 

  2) 따라서 살균제는 분자구조 중에 살균작용을 보이는 독성을 갖는 기 또는 원자 외에 왁스와 잘 결합할 수 있는 친유성기와

     단백질과 잘 결합할 수 있는 친수성기를 분자 내에 동시에 가지고 있어야 한다.

 

  3) 한편 병원균의 표면은 전기적으로 음전하를 띠고 있으므로 양전하를 딴 금속이온을 함유하는 살균제는 균제 표면에

     정전기적으로 결합되어 균체 내로 침투되기 어렵다.

 

  4) 그러나 이러한 금속이온이 식물체나 병원균으로 부터 분비된 아미노산이나 유기산과 결합, chelate를 형성할 경우에는

     상당히 친유성인 이온쌍(ion-pair) 화합물의 형태가 되므로 균체 침투가 용이하다.

 

  5) 살균제의 작용기작

 

    (1) 물리적 저해(세포막 구조 파괴)

 

    (2) 호흡 저해

 

       - SH기 저해

   

       - 전달전달 저해

 

       - 산화적 인산화 저해

 

       - 탈공역제

 

    (3) 생합성 저해

 

       - 단백질 생합성 저해

 

       - Chitin 생합성 저해

 

       - 인지질 생합성 저해

 

       - Melanin 생합성 저해

 

       - 핵산 생합성 저해

 

       - Sterol 생합성 저해

 

       - Nucleotide 생합성 저해

 

    (4) 세포 증식 저해

 

    (5) 숙주식물의 병해 저항성 증대

 

 

< 살균제 작용기작별 분류기준 >

 

 

 

 

 

 

 

4. 제초제의 작용기작

 

  1) 고등식물인 잡초는 광합성에 의하여 생명을 보전하므로 숙명적으로 광의 존재 하에 생활하여야 한다. 식물의

     광합성 저해제나 광관여 제초제의 치명적인 작용점이 될 수 있다.

 

  2) 또한 호흡에 의한 에너지 생성은 생물의 생명유지에 필수불가결한 과정으로 살균제, 살충제와 마찬가지로

     제초제에서도 좋은 작용점이 될 수 있다.

 

  3) 특히 호흡에 의한 에너지 생성과정은 고등식물 뿐만아니라 미생물과 같이 대부분의 호기성 생물에게는

     치명적인 작용점이 되므로 에너지 생성 저해제는 잡초 외 다른 생물, 특히 어독성이 강한 화합물이 많다.

 

  4) 식물체의 구성과 생리에 필수적인 생화학물질들의 생합성 경로를 저해하는 지질생합성, 아미노산 생합성

     제초제가 최근 개발되었다.

 

  5) 제초제의 작용기작

 

   (1) 광합성 저해

   

     - PS II 전자전달(Hill반응) 저해

 

     - Carotenoid 생합성 저해

 

     - Chlorophyll 생합성 저해

 

     - PS I 전자전달 저해

 

   (2) 에너지 생성과정 저해

 

   (3) 단백질 생합성 저해

 

   (4) 지방산 생합성 저해

 

   (5) 아미노산 생합성 저해

 

   (6) Auxin 작용 교란

 

   (7) 세포분열 저해

 

 

< 제초제 작용기작별 분류기준 >

 

 

 

 

 

5. 살응애제의 작용기작

 

  1) 응애를 효과적으로 방제하기 위해 약제가 갖추어야 할 조건

 

    (1) 성충 및 유충에 대한 효과 뿐만아니라 살란효과도 있어야 한다.

 

    (2) 잔효기간이 길어야 하며 약제저항성 유발이 없어야 한다.

 

    (3) 응애류에만 선택적으로 작용하고 천적 및 유용생물에는 안전하여야 한다.

 

    (4) 응애류는 그 종류가 많으므로 적용범위가 넓어야 한다.

  

    (5) 작물에 대한 약해 및 인축에 대한 독성이 없어야 한다.

 

 

 2) 살응애제의 작용기작

 

   (1) 살응애제의 작용점 및 작용기작은 살충제와 마찬가지로 응애의 신경계에 작용하여 신경기능을 저해하는 것과

       미토콘드리아에 작용하여 에너지 대사계를 저해하거나 생체 내의 amine대사를 저해하는 생체제로 크게 나누

       어진다.

 

   (2) 살응애제의 저항성

 

     - 유기합성농약이 개발되어 사용된 이후, 병원균, 해충 및 응애가 약제에 대한 내성이 유발된 경우가 적지 않게

       보고되고 있다.

 

     - 특히 잎응애는 연간 세대교체가 10회 이상 되는 것이 있으므로 동일한 약제를 2~3년간 연속하여 사용하게 되면

       그 약제에 대하여 저항성을 갖는 계통이 유발된다.

 

     - 따라서 잎응애류 방제에는 약제에만 의존할 것이 아니라 천적 이용, 비배 관리의 합리화에 의해 발생을 미연에

       방지하는 등의 생물적 방제를 가미한 종합적 관리가 요구되며 교차저항성 관계가 없는 약제를 번갈아 가며 사용

       하여야 한다.

 

 

 

 6. 살선충제의 작용기작

 

  1)  현재 사용되어지는 살선충제의 대부분은 유기할로겐 화합물이며, 훈증제로서 토양 중에 처리하면 기화, 흡착, 확산

      등에 의하여 선충체에 침입한다.

 

  2) 화학적 방제 외에도 선충의 천적으로 알려져 있는 세균, 사상균, 포식성 선충, 응애 등의 이용도 시도되어 선충포식균에

     의한 선충방제용 생물 농약이 개발되어져 있다.