Քիմիկոսը քիթ ունի

Ստորև բերված հոդվածում հոտառության խնդրին կանդրադառնանք քիմիկոսի աչքերով. չէ՞ որ նրա քիթը ամեն օր օգտակար կլինի նրա լաբորատորիայում։

1. Մարդու քթի նյարդայնացում - քթի խոռոչի վերևում խտացում է հոտառական լամպը (հեղինակ՝ Wikimedia/Opt1cs):

Մենք կարող ենք կիսվել զգացմունքներով ֆիզիկական (տեսողություն, լսողություն, հպում) և դրանց առաջնային քիմիականայսինքն համն ու հոտը։ Առաջինների համար արդեն ստեղծվել են արհեստական ​​անալոգներ (լուսազգայուն տարրեր, խոսափողներ, հպման սենսորներ), սակայն վերջիններս դեռ չեն հանձնվել գիտնականների «ապակին ու աչքին»։ Դրանք ստեղծվել են միլիարդավոր տարիներ առաջ, երբ առաջին բջիջները սկսեցին քիմիական ազդանշաններ ստանալ շրջակա միջավայրից:

Հոտը, ի վերջո, անջատվում է համից, թեև դա տեղի է ունենում ոչ բոլոր օրգանիզմների մոտ: Կենդանիներն ու բույսերը անընդհատ հոտոտում են իրենց շրջապատը, և այդ կերպ ստացված տեղեկատվությունը շատ ավելի կարևոր է, քան թվում է առաջին հայացքից։ Նաև տեսողական և լսողական սովորողների, այդ թվում՝ մարդկանց համար:

Հոտառության գաղտնիքներ

Երբ դուք ներշնչում եք, օդի հոսքը շտապում է քթի մեջ և, նախքան առաջ անցնելը, մտնում է մասնագիտացված հյուսվածք՝ մի քանի սանտիմետր մեծությամբ հոտառական էպիթելի:². Ահա նյարդային բջիջների վերջավորությունները, որոնք գրավում են հոտի խթանները: Ռեցեպտորներից ստացված ազդանշանը հասնում է ուղեղի հոտառական լամպը, իսկ այնտեղից՝ ուղեղի այլ մասեր (1): Մատի ծայրը պարունակում է յուրաքանչյուր տեսակի համար հատուկ բույր: Մարդը կարող է ճանաչել դրանցից մոտ 10-ը, իսկ օծանելիքի արդյունաբերության մեջ պատրաստված մասնագետները կարող են ճանաչել շատ ավելին:

Հոտերն օրգանիզմում ռեակցիաներ են առաջացնում՝ ինչպես գիտակցված (օրինակ՝ դուք սարսափում եք տհաճ հոտից), այնպես էլ ենթագիտակցական: Մարքեթոլոգները օգտագործում են օծանելիքի ասոցիացիաների կատալոգը: Նրանց գաղափարն է նախաամանորին խանութների օդը համեմել տոնածառի և կոճապղպեղի բույրով, ինչը դրական էմոցիաներ է առաջացնում բոլորի մոտ և մեծացնում նվերներ գնելու ցանկությունը։ Նմանապես, սննդի բաժնում թարմ հացի հոտը կստիպի ձեր թուքը կաթել ձեր բերանը, և դուք ավելի շատ կտեղադրեք զամբյուղի մեջ:

2. Կամֆորը հաճախ օգտագործվում է տաքացնող քսուքների մեջ։ Տարբեր կառուցվածքով երեք միացություններ ունեն իրենց հոտը։

Բայց ի՞նչն է ստիպում տվյալ նյութին առաջացնել այս, այլ ոչ թե մեկ այլ հոտառություն:

Հոտային համի համար սահմանվել են հինգ հիմնական համ՝ աղի, քաղցր, դառը, թթու, ուն (միս) և լեզվի վրա նույնքան ընկալիչ տեսակներ։ Հոտի դեպքում նույնիսկ հայտնի չէ, թե քանի հիմնական բույր կա, կամ ընդհանրապես կան արդյոք դրանք։ Մոլեկուլների կառուցվածքը, անշուշտ, որոշում է հոտը, բայց ինչո՞ւ է պատահում, որ նմանատիպ կառուցվածք ունեցող միացությունները բոլորովին այլ հոտ են գալիս (2), իսկ բոլորովին տարբեր՝ նույնը (3):

3. Ձախ կողմի միացությունը մուշկի հոտ է գալիս (օծանելիքի բաղադրիչ), իսկ աջ կողմում՝ կառուցվածքով գրեթե նույնական, հոտ չունի:

Ինչու՞ էսթերների մեծ մասը հաճելի հոտ է գալիս, իսկ ծծմբային միացությունները՝ տհաճ (այս փաստը, հավանաբար, կարելի է բացատրել): Ոմանք լիովին անզգայուն են որոշակի հոտերի նկատմամբ, և վիճակագրորեն կանայք ավելի զգայուն քիթ ունեն, քան տղամարդիկ: Սա ենթադրում է գենետիկական պայմաններ, այսինքն. ընկալիչների մեջ հատուկ սպիտակուցների առկայությունը.

Ամեն դեպքում, հարցերն ավելի շատ են, քան պատասխանները, և մշակվել են մի քանի տեսություններ՝ բացատրելու բույրի առեղծվածները:

Բանալին և կողպեքը

Առաջինը հիմնված է ապացուցված ֆերմենտային մեխանիզմի վրա, երբ ռեագենտի մոլեկուլը մտնում է ֆերմենտի մոլեկուլի խոռոչը (ակտիվ տեղ), ինչպես կողպեքի բանալին։ Այսպիսով, նրանք հոտ են գալիս, քանի որ նրանց մոլեկուլների ձևը համապատասխանում է ընկալիչների մակերեսի խոռոչներին, և ատոմների որոշ խմբեր կապվում են դրա մասերի հետ (նույն ձևով ֆերմենտները կապում են ռեակտիվները):

Մի խոսքով, սա հոտի տեսություն է, որը մշակել է բրիտանացի կենսաքիմիկոսը։ Ջոն Է. Ամուրեա. Նա առանձնացրեց յոթ հիմնական բույր՝ կամֆորա-մուշկի, ծաղկային, անանուխի, եթերային, կծու և նեխած (մնացածը դրանց համակցություններն են)։ Նմանատիպ կառուցվածք ունեն նաև նմանատիպ հոտ ունեցող միացությունների մոլեկուլները, օրինակ՝ գնդաձև ձև ունեցողների հոտը նման է կամֆորի, իսկ տհաճ հոտ ունեցող միացությունների թվում է ծծումբը։

Կառուցվածքային տեսությունը հաջող է եղել. օրինակ, այն բացատրում է, թե ինչու ենք մենք դադարում հոտ առնել որոշ ժամանակ անց: Դա պայմանավորված է տվյալ հոտ կրող մոլեկուլների կողմից բոլոր ընկալիչների արգելափակմամբ (ինչպես սուբստրատների ավելցուկով զբաղեցված ֆերմենտների դեպքում): Այնուամենայնիվ, այս տեսությունը միշտ չէ, որ կարողացել է կապ հաստատել միացության քիմիական կառուցվածքի և նրա հոտի միջև։ Նա չկարողացավ բավարար հավանականությամբ կանխատեսել նյութի հոտը մինչև այն ձեռք բերելը: Նա նաև չկարողացավ բացատրել փոքր մոլեկուլների ինտենսիվ հոտը, ինչպիսիք են ամոնիակը և ջրածնի սուլֆիդը: Ամուրի և նրա իրավահաջորդների կողմից կատարված փոփոխությունները (ներառյալ հիմնական համերի քանակի ավելացումը) չեն վերացրել կառուցվածքային տեսության բոլոր թերությունները։

թրթռացող մոլեկուլներ

Մոլեկուլների ատոմները անընդհատ թրթռում են՝ ձգելով և ճկելով իրենց միջև կապերը, և շարժումը չի դադարում նույնիսկ բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանում։ Մոլեկուլները կլանում են վիբրացիոն էներգիան, որը հիմնականում գտնվում է ինֆրակարմիր ճառագայթման տիրույթում։ Այս փաստը կիրառվել է IR սպեկտրոսկոպիայում, որը մոլեկուլների կառուցվածքը որոշելու հիմնական մեթոդներից մեկն է. նույն IR սպեկտրով երկու տարբեր միացություններ չկան (բացառությամբ այսպես կոչված օպտիկական իզոմերների):

Ստեղծողներ Հոտի թրթռումային տեսություն (J. M. Dyson, R. H. Wright) կապ է գտել թրթռումների հաճախականության և ընկալվող հոտի միջև: Ռեզոնանսային թրթռումները առաջացնում են հոտառության էպիթելիում ընկալիչների մոլեկուլների թրթռումներ, որոնք փոխում են դրանց կառուցվածքը և նյարդային ազդակ ուղարկում դեպի ուղեղ։ Ենթադրվում էր, որ կան մոտ քսան տեսակի ընկալիչներ և, հետևաբար, նույնքան հիմնական բույրեր։

70-ականներին երկու տեսությունների (վիբրացիոն և կառուցվածքային) կողմնակիցները կատաղի մրցում էին միմյանց հետ։

Վիբրիոնիստները բացատրեցին փոքր մոլեկուլների հոտի խնդիրը նրանով, որ դրանց սպեկտրները նման են ավելի մեծ մոլեկուլների սպեկտրների բեկորներին, որոնք ունեն նմանատիպ հոտ: Այնուամենայնիվ, նրանք չկարողացան բացատրել, թե ինչու նույն սպեկտրով որոշ օպտիկական իզոմերներ ունեն բոլորովին տարբեր հոտեր (4):

4. Կարվոնի օպտիկական իզոմերներ. S աստիճանի հոտ է գալիս չաման, իսկ R դասարանը՝ անանուխի:

Structuralists-ը դժվարանում է բացատրել այս փաստը. ընկալիչները, որոնք գործում են ֆերմենտների պես, ճանաչում են նույնիսկ մոլեկուլների միջև նման նուրբ տարբերությունները: Վիբրացիոն տեսությունը նույնպես չէր կարող կանխատեսել հոտի ուժգնությունը, ինչը Կուպիդոսի տեսության հետևորդները բացատրում էին ընկալիչների հետ հոտի կրիչների կապի ուժով։

Նա փորձել է փրկել իրավիճակը Լ.Տորինոենթադրելով, որ հոտառական էպիթելը գործում է որպես սկանավորող թունելային մանրադիտակ (!): Ըստ Թուրինի՝ էլեկտրոնները հոսում են ընկալիչի մասերի միջև, երբ նրանց միջև կա բուրմունքի մոլեկուլի մի հատված՝ թրթռումային թրթիռների որոշակի հաճախականությամբ։ Ռեցեպտորի կառուցվածքում առաջացած փոփոխությունները առաջացնում են նյարդային ազդակի փոխանցում։ Այնուամենայնիվ, Թուրինի փոփոխությունը շատ գիտնականների չափազանց շռայլ է թվում:

Ծուղակ

Մոլեկուլային կենսաբանությունը նույնպես փորձել է բացահայտել հոտերի առեղծվածները, և այս հայտնագործությունը մի քանի անգամ արժանացել է Նոբելյան մրցանակի: Մարդկային հոտի ընկալիչները մոտ հազար տարբեր սպիտակուցների ընտանիք են, և դրանց սինթեզի համար պատասխանատու գեները ակտիվ են միայն հոտառական էպիթելում (այսինքն, որտեղ դա անհրաժեշտ է): Ռեցեպտորների սպիտակուցները բաղկացած են ամինաթթուների պարուրաձև շղթայից։ Կարի կարի պատկերում սպիտակուցների շղթան յոթ անգամ ծակում է բջջային թաղանթը, այստեղից էլ կոչվում է. յոթ խխունջ տրանսմեմբրանային բջիջների ընկալիչներ ()

Բջջից դուրս ցցված բեկորները թակարդ են ստեղծում, որի մեջ կարող են ընկնել համապատասխան կառուցվածք ունեցող մոլեկուլները (5): Հատուկ G-տիպի սպիտակուցը կցվում է ընկալիչի տեղամասին, ընկղմվում բջջի ներսում: Երբ հոտի մոլեկուլը գրավվում է թակարդում, G-սպիտակուցը ակտիվանում և ազատվում է, և նրա տեղում կցվում է մեկ այլ G- սպիտակուց, որը ակտիվանում և կրկին ազատվում է և այլն: ium. Ռեցեպտորը կարող է ակտիվացնել նույնիսկ մի քանի հարյուր G-սպիտակուցի մոլեկուլներ, և նման բարձր ազդանշանի ուժեղացման գործոնը թույլ է տալիս նրան արձագանքել նույնիսկ աննշան քանակությամբ բուրավետիչների (6): Ակտիվացված G-սպիտակուցը սկսում է քիմիական ռեակցիաների ցիկլը, որը հանգեցնում է նյարդային իմպուլսի ուղարկմանը:

5. Ահա թե ինչպիսի տեսք ունի հոտի ընկալիչը՝ սպիտակուց 7TM:

Հոտառության ընկալիչների գործունեության վերը նկարագրված նկարագրությունը նման է կառուցվածքային տեսության մեջ ներկայացվածին: Քանի որ մոլեկուլների միացումը տեղի է ունենում, կարելի է պնդել, որ թրթռման տեսությունը նույնպես մասամբ ճիշտ էր: Գիտության պատմության մեջ սա առաջին դեպքը չէ, երբ ավելի վաղ տեսությունները լիովին սխալ չէին, այլ պարզապես մոտենում էին իրականությանը:

6. Մարդու քիթը որպես միացությունների դետեկտոր՝ դրանց քրոմատագրորեն առանձնացված խառնուրդների վերլուծության մեջ:

Ինչու՞ ինչ-որ բան հոտ է գալիս:

Բույրերը շատ ավելի շատ են, քան հոտառական ընկալիչների տեսակները, ինչը նշանակում է, որ հոտի մոլեկուլները միաժամանակ ակտիվացնում են մի քանի տարբեր սպիտակուցներ: հիմք ընդունելով հոտառական լամպի որոշակի վայրերից եկող ազդանշանների ամբողջ հաջորդականությունը: Քանի որ բնական բուրմունքները պարունակում են նույնիսկ ավելի քան հարյուր միացություններ, կարելի է պատկերացնել հոտառության զգացողություն ստեղծելու գործընթացի բարդությունը:

Լավ, բայց ինչո՞ւ ինչ-որ բանից լավ հոտ է գալիս, ինչ-որ բան զզվելի է, և ինչ-որ բան ընդհանրապես չի բուրում:

Հարցը կիսափիլիսոփայական է, բայց մասամբ պատասխանված։ Գլխուղեղը պատասխանատու է հոտի ընկալման համար, որը վերահսկում է մարդկանց և կենդանիների վարքը՝ նրանց հետաքրքրությունն ուղղելով դեպի հաճելի հոտերը և զգուշացնելով տհաճ հոտ ունեցող առարկաներից։ Գայթակղիչ հոտեր են հայտնաբերվում, ի թիվս այլ բաների, հոդվածի սկզբում նշված էսթերներն արտանետվում են հասուն մրգերից (հետևաբար դրանք արժե ուտել), իսկ քայքայվող մնացորդներից արտանետվում են ծծմբային միացություններ (ավելի լավ է հեռու մնալ դրանցից):

Օդը հոտ չի գալիս, քանի որ դա այն ֆոնն է, որի վրա հոտերը տարածվում են, սակայն, NH3 կամ H-ի հետքերով:₂S, և մեր հոտառությունը ահազանգ կհնչեցնի: Այսպիսով, հոտի ընկալումը որոշակի գործոնի ազդեցության ազդանշան է: տեսակների հետ կապված.

Ինչ հոտ է գալիս գալիք տոներից. Պատասխանը ներկայացված է նկարում (7):

7. Սուրբ Ծննդյան բույրը. ձախ կողմում կոճապղպեղի համերը (զինգերոն և ժինգերոլ), աջում՝ տոնածառեր (բորնիլ ացետատ և պինենի երկու տեսակ):