Botikariak sudurra du

Beheko artikuluan, usaimenaren arazoa kimikari baten begietatik aztertuko dugu; azken finean, bere sudurra ondo etorriko zaio egunero bere laborategian.

1. Giza sudurraren inerbazioa - sudur barrunbearen gaineko loditzea usaimen erraboila da (egilea: Wikimedia/Opt1cs).

Sentimenduak partekatu ditzakegu fisikoak (ikusmena, entzumena, ukimena) eta haien lehen mailakoak kimikoahau da, dastamena eta usaina. Lehenengoentzat analogo artifizialak sortu dira jada (argiarekiko sentikorrak diren elementuak, mikrofonoak, ukimen-sentsoreak), baina bigarrenak ez dira oraindik zientzialarien “beira eta begien aurrean amore eman”. Duela milaka milioi urte sortu ziren, lehenengo zelulak ingurunetik seinale kimikoak jasotzen hasi zirenean.

Usaina azkenean zaporetik banandu zen, nahiz eta hori ez den organismo guztietan gertatzen. Animaliek eta landareek beren ingurua usaintzen dute etengabe, eta horrela lortutako informazioa lehen begiratuan dirudiena baino askoz ere garrantzitsuagoa da. Ikusmenezko eta entzumenezko ikasleentzat ere, gizakientzat barne.

Usaimen sekretuak

Arnasa hartzen duzunean, aire-korrontea sudurrera sartzen da eta, aurrera egin aurretik, ehun espezializatu batean sartzen da: hainbat zentimetroko usaimen-epitelioa.². Hona hemen usain-estimuluak harrapatzen dituzten nerbio-zelulen amaierak. Errezeptoreetatik jasotako seinalea garuneko usaimen erraboilera doa, eta handik garuneko beste ataletara (1). Hatz-muturrak espezie bakoitzaren usain-eredu espezifikoak ditu. Gizaki batek horietako 10 inguru antzeman ditzake, eta perfumeen industrian trebatutako profesionalek askoz gehiago ezagutu ditzakete.

Usainek erreakzioak eragiten dituzte gorputzean, bai kontzienteak (adibidez, usain txarrarekin ikaratzen zara) bai inkontzienteak. Merkataritzaileek perfumeen elkarteen katalogoa erabiltzen dute. Haien ideia da dendetako airea Gabonetako zuhaitzen eta jengibrearen usainarekin zapotzea Urte Berriaren aurreko garaian, eta horrek guztiongan emozio positiboak sorrarazten ditu eta opariak erosteko gogoa areagotzen du. Era berean, elikagaien atalean dagoen ogi freskoaren usainak zure listua ahoan sartuko du, eta gehiago sartuko duzu saskian.

2. Kanfora maiz erabiltzen da ukenduak berotzeko. Egitura ezberdineko hiru konposatuek usaina dute.

Baina zerk eragiten du substantzia jakin batek usaimen-sentsazio hori, eta ez beste batek?

Usaimen-zaporeari dagokionez, oinarrizko bost zapore ezarri dira: gazia, gozoa, mingotsa, garratza, ouna (haragia) eta mihian dauden hartzaile mota berdinak. Usaimenaren kasuan, ez da jakin ere zenbat oinarrizko usain dauden, edo batere existitzen diren. Molekulen egiturak, zalantzarik gabe, usaina zehazten du, baina zergatik da antzeko egitura duten konposatuek usain guztiz desberdina (2) eta guztiz desberdina - berdina (3)?

3. Ezkerreko konposatuak musk usaina du (perfumearen osagaia), eta eskuinekoa -egituraz ia berdina- ez du usainik.

Zergatik ester gehienek usain atsegina dute, baina sufre-konposatuek desatsegina (gertaera hau ziurrenik azal daiteke)? Batzuk usain batzuen aurrean guztiz ez dira sentibera, eta estatistikoki emakumeek sudurra sentikorragoa dute gizonezkoek baino. Horrek baldintza genetikoak iradokitzen ditu, hau da. hartzaileetan proteina espezifikoen presentzia.

Nolanahi ere, galderak erantzunak baino gehiago daude, eta usainaren misterioak azaltzeko hainbat teoria garatu dira.

Giltza eta sarraila

Lehenengoa frogatutako mekanismo entzimatiko batean oinarritzen da, molekula erreaktiboa entzimaren molekularen barrunbean sartzen denean (gune aktiboa), sarraila baten giltza bat bezala. Hala, usaina hartzen dute, euren molekulen forma errezeptoreen gainazaleko barrunbeei dagokielako, eta atomo talde jakin batzuk haren ataletara lotzen direlako (entzimek erreaktiboak lotzen dituzte era berean).

Laburbilduz, biokimikari britainiar batek garatutako usaimenaren teoria da. John E. Amurea. Zazpi usain nagusi nabarmendu zituen: alkanfor-muski, lore, menta, etereoa, pikantea eta putrina (gainontzekoak horien konbinazioak dira). Antzeko usaina duten konposatuen molekulek ere antzeko egitura dute, adibidez, forma esferikoa dutenek kanfora bezalako usaina dute, eta usain desatsegina duten konposatuek sufrea dute.

Egituraren teoriak arrakasta izan du; adibidez, pixka bat igaro ondoren usaintzeari zergatik uzten diogun azaltzen zuen. Usain jakin bat daramaten molekulek errezeptore guztiak blokeatzen dituztelako gertatzen da (substratu gehiegizkoak okupatutako entzimen kasuan bezala). Hala ere, teoria hau ez zen beti gai izan konposatu baten egitura kimikoaren eta usainaren arteko lotura bat ezartzeko. Ezin izan zuen substantziaren usaina iragartzeko probabilitate nahikoarekin hura lortu aurretik. Era berean, amoniako eta hidrogeno sulfuroa bezalako molekula txikien usain bizia ez zuen azaldu. Amurrek eta bere ondorengoek egindako zuzenketek (oinarrizko zapore kopuruaren gehikuntza barne) ez zuten egitura-teoriaren gabezia guztiak ezabatu.

dardara egiten duten molekulak

Molekulen atomoek etengabe bibratzen dute, euren arteko loturak luzatuz eta tolestuz, eta mugimendua ez da gelditzen zero absolutuko tenperaturan ere. Molekulek bibrazio-energia xurgatzen dute, batez ere erradiazio infragorrien barrutian dagoena. Gertaera hau IR espektroskopian erabili zen, hau da, molekulen egitura zehazteko metodo nagusietako bat - ez dago IR espektro bereko bi konposatu ezberdin (isomero optiko deiturikoak izan ezik).

Sortzaileak Usaimenaren bibrazio-teoria (J. M. Dyson, R. H. Wright) bibrazioen maiztasunaren eta hautematen den usainaren arteko loturak aurkitu zituen. Erresonantzia bidezko bibrazioek usaimen-epitelioan hartzaileen molekulen bibrazioak eragiten dituzte, eta horrek egitura aldatzen du eta garunera nerbio-bulkada bat bidaltzen du. Hogei bat hartzaile mota zeudela suposatzen zen eta, beraz, oinarrizko usain kopuru bera.

70eko hamarkadan, bi teorien (bibraziozkoak eta egiturazkoak) defendatzaileek lehia gogorra izan zuten elkarren artean.

Vibrionistek molekula txikien usaimenaren arazoa azaldu zuten haien espektroak antzeko usaina duten molekula handienen espektro zatien antzekoak direlako. Hala ere, ezin izan zuten azaldu espektro berdinak dituzten isomero optiko batzuek usain guztiz desberdinak dituzten zergatik (4).

4. Karbonaren isomero optikoak: S graduak kuminoaren usaina du, R graduak menda usaina du.

Egituralistek ez dute zailtasunik gertakari hori azaltzeko: errezeptoreek, entzimak bezala jokatzen dute, molekulen arteko desberdintasun sotilak ere ezagutzen dituzte. Bibrazioen teoriak ere ezin izan zuen usaimenaren indarra aurreikusi, Kupidoren teoriaren jarraitzaileek usain-eramaileek errezeptoreekin lotzearen indarrarekin azaltzen zutena.

Egoera salbatzen saiatu zen L. Torinousaimen-epitelioak miaketa-tunel-mikroskopio baten antzera jokatzen duela iradokitzen du (!). Turinen arabera, elektroiak errezeptorearen zatien artean isurtzen dira haien artean usain molekula baten zati bat bibrazio-bibrazio maiztasun jakin batekin. Errezeptorearen egituran sortzen diren aldaketek nerbio-bulkadaren transmisioa eragiten dute. Hala ere, Turinen aldaketa bitxiegia iruditzen zaie zientzialari askori.

tranpak

Biologia molekularra ere saiatu da usainen misterioak argitzen, eta aurkikuntza horri Nobel Saria hainbat aldiz eman diote. Giza usain-hartzaileak mila proteina ezberdin inguruko familia bat dira, eta haien sintesiaren ardura duten geneak usaimen-epitelioan (hau da, behar den tokian) baino ez dira aktiboak. Proteina hartzaileak aminoazidoen kate helikoide batez osatuta daude. Puntu-puntuaren irudian, proteina-kate batek zelula-mintza zazpi aldiz zulatzen du, hortik izena: zazpi helizez gainmintz-zelulen hartzaileak ,

Zelulatik kanpo irteten diren zatiek tranpa bat sortzen dute, zeinean dagokien egitura duten molekulak erori daitezkeen (5). G motako proteina espezifiko bat atxikitzen zaio hartzailearen tokiari, zelularen barruan murgilduta.Uratsa molekula tranpan harrapatzen denean, G-proteina aktibatu eta askatzen da, eta beste G-proteina bat atxikitzen da bere lekuan. berriro aktibatu eta askatzen dena, etab. Zikloa errepikatzen da loturiko usain molekula usaimen-epitelioaren gainazala etengabe garbitzen duten entzimek askatu edo apurtu arte. Hartzaileak ehunka G-proteina molekula ere aktiba ditzake, eta seinalearen anplifikazio-faktore altu batek zapore kopuru txikiei erantzuteko aukera ematen du (6). Aktibatutako G-proteinak erreakzio kimikoen ziklo bat abiarazten du, nerbio-bulkada bat bidaltzeko.

5. Hauxe da usain-hartzailea - proteina 7TM.

Usaimen-errezeptoreen funtzionamenduaren goiko deskribapena egiturazko teorian aurkeztutakoaren antzekoa da. Molekulen lotura gertatzen denez, bibrazioen teoria ere neurri batean zuzena zela esan daiteke. Ez da lehen aldia zientziaren historian lehengo teoriak guztiz oker ez zirena, errealitatera hurbildu besterik ez zutena.

6. Giza sudurra konposatuen detektatzaile gisa kromatografikoki bereizitako nahasteen analisian.

Zergatik usaintzen du zerbaitek?

Usaimen-errezeptore motak baino askoz usain gehiago daude, hau da, usain molekulek hainbat proteina ezberdin aktibatzen dituzte aldi berean. usaimen erraboilaren zenbait lekutatik datozen seinaleen segida osoan oinarrituta. Usain naturalek ehun konposatu baino gehiago dituztenez, usaimen sentsazio bat sortzeko prozesuaren konplexutasuna imajina daiteke.

Ados, baina zergatik usain ona du zerbaitek, zerbait nazkagarria eta ezer ez?

Galdera erdi filosofikoa da, baina partzialki erantzuna. Garuna usaimenaren pertzepzioaren arduraduna da, gizakien eta animalien jokabidea kontrolatzen duena, haien interesa usain atseginetara bideratuz eta usain txarra duten objektuen aurka ohartaraziz. Usain erakargarriak aurkitzen dira, besteak beste, artikuluaren hasieran aipatutako esterrak fruitu helduek askatzen dituzte (beraz, jatea merezi dute), eta sufre-konposatuak usteltzen diren hondakinetatik askatzen dira (horiengandik urrun egotea hobe).

Aireak ez du usainik egiten, usainak zabaltzen dituen hondoa delako: hala ere, NH3 edo H aztarnak.₂S, eta gure usaimenak alarma piztuko du. Beraz, usaimenaren pertzepzioa faktore jakin baten eraginaren seinale da. espezieekiko erlazioa.

Zer usaina dute datozen oporrak? Erantzuna (7) irudian ageri da.

7. Gabon usaina: ezkerrean, jengibre-zaporeak (zingerona eta gingerol), eskuinaldean, Gabonetako zuhaitzak (bornil azetatoa eta bi pineno barietate).