15.9H: Нюх - нюх

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5592

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Запах залежить від сенсорних рецепторів, які реагують на повітряні хімічні речовини. У людини ці хеморецептори розташовані в нюховому епітелії — клаптику тканини розміром з поштову марку, розташованому високо в носовій порожнині. Нюховий епітелій складається з трьох видів клітин: сенсорних нейронів, кожна з яких має первинну війку, що підтримують клітини між ними базальні клітини, які регулярно діляться, виробляючи свіжий урожай сенсорних нейронів, щоб замінити ті, що гинуть.

альт — Малюнок 15.9.8.1 Нюховий епітелій

Запах залежить від сенсорних рецепторів, які реагують на повітряні хімічні речовини. У людини ці хеморецептори розташовані в нюховому епітелії — клаптику тканини розміром з поштову марку, розташованому високо в носовій порожнині. Нюховий епітелій складається з трьох видів клітин:

сенсорні нейрони, кожен з первинною вією
підтримуючі клітини між ними
базальні клітини, які регулярно діляться, виробляючи свіжий урожай сенсорних нейронів, щоб замінити ті, що гинуть (і забезпечуючи виняток із звичайного правила, що нейрони рідко замінюються)

послідовність подій

Вії сенсорних нейронів занурені в шар слизу. Молекули одоранта (молекули, які ми можемо відчути запах) розчиняються в слизу.
Потім вони зв'язуються з рецепторами на віях. Це «7-прохідні» трансмембранні білки.
Зв'язування одоранта активує білок G, з'єднаний з рецептором на його цитоплазматичній стороні.
Це активує аденілілциклазу - фермент, вбудований в плазматичну мембрану вій.
Аденілілциклаза каталізує перетворення АТФ в «другий месенджер» циклічний АМФ (цАМФ) в цитозолі.

). Деякі інші приклади GPCR:

рецептори пептидних гормонів
смакові рецептори
світловий рецептор родопсину
_{Рецептори ГАМК В при певних синапсах головного мозку}

цАМФ відкриває лігандні натрієві канали для полегшеної дифузії Na ⁺ в клітину
Приплив Na ⁺ знижує потенціал через плазматичну мембрану.
Якщо ця деполяризація досягає порогу, вона генерує потенціал дії.
Потенціал дії проводиться назад по нюховому нерву до мозку.
Мозок оцінює цей та інші нюхові сигнали, що досягають його, як особливий запах.

Як один вид клітини дозволяє нам розрізняти стільки різних запахів?

Люди можуть розрізняти сотні, можливо, тисячі різних молекул одоранта, кожна зі своєю структурою. Як один вид клітини може забезпечити це?

Механізм:
Хоча один нюховий нейрон містить понад тисячу рецепторних генів, існує лише один енхансер, здатний зв'язуватися з промоторами цих генів і включати їх. Є, звичайно, два алелі підсилювача, але тільки один активний (один - метильований; інший - ні). Імовірно, коли активний енхансер стикається з промотором нюхового гена, він включає його і припиняє свої пошуки. Таким чином, тільки один ген нюхового рецептора може бути експресований в одній клітині, але який з них є справою випадковості.

Тепер у нас є механізм дискримінації між тисячею або близько того одорантів. Однак,

Кожен рецептор, ймовірно, здатний зв'язуватися з декількома різними одорантами - одними більш щільно, ніж інші. (Описані вище клітини також реагували - хоча і більш слабо - на 3 споріднених одоранти.)
Кожен одорант здатний зв'язуватися з декількома різними рецепторами.

Це забезпечує основу для комбінаторного розмаїття. Це працювало б так:

Припустимо, що

Одорант А зв'язується з рецепторами нейронів #3, #427 і #886.
Одорант B зв'язується з рецепторами нейронів #2, #427 і #743.

Тоді мозок інтерпретував би дві різні моделі імпульсів як окремі запахи.
Цей механізм, здається, здатний розрізняти цілих трильйон різних сумішей одорантів.