De Chemiker huet eng Nues

Am Artikel hei ënnen wäerte mir de Problem vum Geroch duerch d'Ae vun engem Chemiker kucken - schliisslech ass seng Nues him all Dag nëtzlech a sengem Labo.

1. Innervatioun vun der mënschlecher Nues - d'Verdickung iwwer dem Nasehöhle ass d'Olfaktorknollen (Auteur: Wikimedia/Opt1cs).

Mir kënnen Gefiller deelen kierperlech (Visioun, héieren, Touch) a méi primär wéi si chemesch, dat heescht Goût a Geroch. Fir déi fréier goufen kënschtlech Analoga scho geschaf (fotosensibel Elementer, Mikrofonen, Touchsensoren), awer déi lescht hunn sech nach net op d'"Glas an d'Aen" vun de Wëssenschaftler ofginn. Si goufe viru Milliarde Joer erstallt wéi déi éischt Zellen ugefaang chemesch Signaler aus hirer Ëmwelt ze kréien.

De Gerochssinn gouf mat der Zäit vum Geschmaach getrennt, obwuel dëst net an all Organismen geschitt. Déieren a Planzen richen dauernd hir Ëmgéigend, an d'Informatioun déi dës Manéier kritt ass vill méi wichteg wéi et op den éischte Bléck schéngt. Och fir visuell an auditiv Schüler, och Leit.

Olfactory Geheimnisser

Wann Dir inhaléiert, rennt d'Loftstroum an d'Nues an, ier Dir weider beweegt, kënnt spezialiséiert Tissue - d'Olfaktoresch Epithel, e puer Zentimeter grouss.². Hei sinn d'Enn vun Nervenzellen déi Gerochreizen erkennen. D'Signal, déi vun den Rezeptoren kritt gëtt, trëtt an d'Olfaktorknollen am Gehir, a vun do op seng aner Deeler (1). De Fangerspëtzt enthält Doftproben spezifesch fir all Spezies. Eng Persoun kann ongeféier 10 vun hinnen erkennen, an ausgebilte Parfumfachleit erkennen vill méi.

Geroch verursaache Reaktiounen am Kierper, souwuel bewosst (zum Beispill, Dir flint vun engem onsympathesche Geroch) an Ënnerbewosstsinn. Markéierer benotzen de Katalog vu Parfumveräiner. Hir Iddi ass d'Loft an de Geschäfter mat dem Aroma vu Chrëschtbeem a Päiperleken an der Neijoerschperiod ze parfuméieren, wat positiv Emotiounen bei jidderengem erwächt an de Wonsch fir Kaddoen ze kafen. Och de Geroch vu frëschem Brout an der Epicerie wäert Äre Mond Waasser maachen an Dir wäert méi an Äre Weenchen bäidroen.

2. Camphor gëtt oft an Erwiermungssalben benotzt. Dräi Verbindunge mat verschiddene Strukturen hunn hiren eegene Geroch.

Awer wat mécht eng bestëmmte Substanz dës speziell Geroch Sensatioun verursaacht an net eng aner?

Et gi fënnef Haaptgeschmaach fir den Gerochsgeschmaach: salzeg, séiss, bitter, sauer, oun (Fleesch) an déi selwecht Zuel vun Typen Rezeptoren op der Zong. Am Fall vum Geroch ass et net emol gewosst wéi vill Basisaromaen et sinn, oder ob et iwwerhaapt sinn. D'Struktur vun de Molekülle bestëmmt definitiv de Geroch, awer firwat ass et datt Verbindunge mat ähnlechen Strukture ganz anescht richen (2), a komplett aner richen d'selwecht (3)?

3. D'Verbindung op der lénker richt wéi Musk (e Parfum Zutat), während d'Verbindung op der rietser bal identesch an der Struktur ass a kee Geroch huet.

Firwat richen déi meescht Ester agreabel, awer Schwefelverbindunge richen onangenehm (dës Tatsaach kann wahrscheinlech erkläert ginn)? Verschidde Leit si komplett onsensibel fir gewësse Geroch, a statistesch hunn d'Frae méi sensibel Nues wéi Männer. Dëst suggeréiert genetesch Konditiounen, d.h. d'Präsenz vu spezifesche Proteinen an Rezeptoren.

Op alle Fall ginn et méi Froen wéi Äntwerten, a verschidde Theorien goufen entwéckelt fir d'Geheimnisser vum Doft z'erklären.

Schlëssel a Spär

Déi éischt baséiert op engem bewährten enzymatesche Mechanismus, wou d'Reaktantmolekül an d'Kavitéit vum Enzymmolekül (aktive Site) passt wéi e Schlëssel an e Schloss. Sou richen si, well d'Form vun hire Moleküle mat de Huelraim op der Uewerfläch vun den Rezeptoren entsprécht, a verschidde Gruppen vun Atomer un hir Deeler binden (op déiselwecht Manéier wéi Enzyme Reaktanten binden).

Dëst ass, an enger Nossschuel, d'Theorie vum Geroch entwéckelt vun engem britesche Biochemiker. Jonah E. Amurea. Hien huet siwen Haaptaromaen identifizéiert: Campher-Musk, Blummen, Minty, etheresch, schaarf a putrid (de Rescht si Kombinatioune vun dësen). Molekülle vu Verbindungen mat engem ähnlechen Geroch hunn och eng ähnlech Struktur, zum Beispill, déi mat enger kugelfërmeger Form richen wéi Kamfer, a Verbindunge mat engem onangenehmen Geroch enthalen Schwefel.

D'Strukturtheorie war erfollegräich - zum Beispill, et huet erkläert firwat mir no enger Zäit ophalen Geroch ze gesinn. Dëst ass wéinst der Blockéierung vun all Rezeptoren duerch Moleküle, déi e bestëmmte Geroch droen (d'selwecht wéi am Fall vun Enzymen, déi duerch iwwerschësseg Substrater besat sinn). Wéi och ëmmer, dës Theorie konnt net ëmmer eng Verbindung tëscht der chemescher Struktur vun enger Verbindung a sengem Geroch feststellen. Si konnt de Geroch vun enger Substanz net mat vernünftbarer Wahrscheinlechkeet viraussoen ier se se kritt. Si konnt och den intensiven Geroch vu klenge Molekülle wéi Ammoniak a Waasserstoffsulfid net erklären. D'Ännerunge vum Cupid a seng Nofolger (och d'Erhéijung vun der Unzuel vun Basisaromaen) hunn net all Mängel vun der Strukturtheorie eliminéiert.

Vibréierend Moleküle

Atomer a Molekülle vibréieren dauernd, strecken a biegen d'Bindungen tëscht sech selwer, an d'Bewegung stoppt net souguer bei absoluten Nulltemperaturen. Molekülle absorbéieren Schwéngungsenergie, déi haaptsächlech am Infraroutstrahlungsberäich läit. Dës Tatsaach gouf an der IR-Spektroskopie benotzt, wat eng vun den Haaptmethoden ass fir d'Struktur vu Molekülen ze bestëmmen - et gi keng zwou verschidde Verbindunge mat dem selwechte IR-Spektrum (ausser déi sougenannte optesch Isomeren).

Schëpfer Schwéngungstheorie vum Geroch (J.M. Dyson, R.H. Wright) Verbindunge goufen tëscht Schwéngungsfrequenz a gemierkt Geroch fonnt. Vibratiounen mat Resonanz verursaachen Schwéngungen vun Rezeptormolekülen am Olfaktoresche Epithel, wat hir Struktur ännert an en Nervimpuls an d'Gehir schéckt. Et gouf ugeholl datt et ongeféier zwanzeg Aarte vu Rezeptoren waren an dofir déiselwecht Zuel vu Basisaromaen.

An de 70er hunn d'Verdeedeger vu béiden Theorien (vibrational a strukturell) staark matenee konkurréiert.

Vibrio Wëssenschaftler hunn de Problem vum Geroch vu klenge Molekülen erkläert duerch d'Tatsaach datt hir Spektra ähnlech wéi Fragmenter vun de Spektrum vu gréissere Molekülen sinn, déi en ähnlechen Geroch hunn. Wéi och ëmmer, si konnten net erkläre firwat verschidde optesch Isomere mat de selwechte Spektrum komplett aner Geroch hunn (4).

4. Optesch Isomere vu Carvone: Grad S richt wéi Kumin, Grad R richt wéi Minze.

Strukturalisten hunn dës Tatsaach einfach erkläert - Rezeptoren, déi wéi Enzymen handelen, erkennen souguer sou subtile Differenzen tëscht Molekülen. D'Vibrationstheorie konnt och d'Stäerkt vum Geroch net viraussoen, wat d'Unhänger vun der Cupid Theorie duerch d'Stäerkt vun der Bindung vu Gerochträger un d'Rezeptoren erkläert hunn.

Hien huet probéiert d'Situatioun ze retten L. Torinosuggeréiert datt den olfaktoresche Epithel als e Scannentunnelmikroskop (!). Laut Turin fléien Elektronen tëscht Deeler vum Rezeptor wann et e Fragment vun engem Aromamolekül mat enger gewësser Schwéngungsfrequenz tëscht hinnen ass. Déi resultéierend Ännerungen an der Struktur vum Rezeptor verursaachen d'Transmissioun vun engem Nervimpuls. Wéi och ëmmer, d'Modifikatioun vun Turin schéngt vill Wëssenschaftler ze extravagant.

Traps

Molekulare Biologie huet och probéiert d'Geheimnisser vum Geroch z'entdecken, an dës Entdeckung gouf e puer Mol mam Nobelpräis ausgezeechent. Mënschleche Gerochrezeptoren sinn eng Famill vu ronn dausend verschiddene Proteinen, an d'Gen, déi fir hir Synthese verantwortlech sinn, sinn nëmmen am Olfaktoresche Epithel aktiv (dh wou et néideg ass). Rezeptorproteine ​​besteet aus enger helical Kette vun Aminosäuren. Am Bild vun engem Cross-Linking Stitch pénkt eng Kette vu Proteinen d'Zellmembran siwe Mol, dohier den Numm: siwen-helikal Transmembran Zell Rezeptoren ,

Fragmenter, déi ausserhalb vun der Zell erausstinn, kreéieren eng Fal an déi Moleküle mat der entspriechender Struktur erakommen (5). E spezifescht Protein vum G-Typ ass un der Rezeptorplaz befestegt, déi an der Zell ënnerdaucht ass.Wann e Gerochmolekül an enger Fal erfaasst gëtt, gëtt de G-Protein aktivéiert a fräigelooss, an op senger Plaz setzt sech en anere G-Protein an, deen aktivéiert an erëm entlooss, etc.. Den Zyklus widderhëlt sech bis de gebonnen Aromamolekül fräigelooss gëtt oder duerch Enzymen zerstéiert gëtt, déi kontinuéierlech d'Uewerfläch vum olfaktoresche Epithel botzen. De Rezeptor kann souguer e puer honnert G Proteinmolekülen aktivéieren, an esou en héije Signalverstärkungsfaktor erlaabt et op souguer Spuermengen vun Aromen ze reagéieren (6). Den aktivéierten G Protein start en Zyklus vu chemesche Reaktiounen, déi zu der Sendung vun engem Nerve Impuls féieren.

5. Dëst ass wéi de Gerochrezeptor ausgesäit - Protein 7TM.

Déi uewe genannte Beschreiwung vum Fonctionnement vun den Olfaktoresche Rezeptoren ass ähnlech wéi déi an der Strukturtheorie presentéiert. Zënter datt d'Bindung vu Molekülle geschitt, kann et argumentéiert ginn datt d'Vibratiounstheorie och deelweis richteg war. Dëst ass net déi éischte Kéier an der Geschicht vun der Wëssenschaft, datt fréier Theorien net komplett falsch waren, mä einfach méi no un der Realitéit waren.

6. D'mënschlech Nues als Detektor vu Verbindungen an der Analyse vun hiren chromatographesch getrennten Mëschungen.

Firwat richt eppes?

Et gi vill méi Gerécher wéi et Zorte vu Gerochrezeptoren, dat heescht datt Gerochmoleküle gläichzäiteg verschidde Proteinen aktivéieren. baséiert op der ganzer Sequenz vun Signaler déi vu bestëmmte Plazen an der olfaktorescher Knollen kommen. Zënter natierleche Parfumen nach méi wéi honnert Verbindungen enthalen, kann een d'Komplexitéit vum Prozess virstellen fir eng olfaktoresch Sensatioun ze kreéieren.

Okay, mee firwat richt eppes gutt, eppes Eekleges an eppes guer net?

D'Fro ass hallef philosophesch, awer deelweis kann se beäntwert ginn. D'Gehir ass verantwortlech fir d'Perceptioun vum Geroch, deen d'Behuele vu Mënschen an Déieren kontrolléiert, hiren Interessi op agreabel Geroch riicht an se géint schlecht richend Objeten warnt. Verlockende Geroch sinn ënner anerem an den Esteren, déi am Ufank vum Artikel ernimmt sinn, vu reife Friichten verëffentlecht (souwäert ze iessen), a Schwefelverbindunge ginn aus zerfallend Iwwerreschter fräigelooss (besser vun hinnen ewech ze bleiwen).

D'Loft richt net well et den Hannergrond ass, géint deen d'Gerécher ausbreeden: awer Spuermengen vun NH3 oder H₂S, an eis olfactory Uergel wäert den Alarm. Also ass d'Perceptioun vum Geroch e Signal vum Afloss vun engem bestëmmte Faktor. Haltung zu Arten.

Wéi richen déi kommend Feierdeeg? D'Äntwert gëtt am Bild (7) gewisen.

7. De Geroch vu Chrëschtdag: op der lénkser Säit sinn d'Aromen vu Gingerbread (Zingerone a Gingerol), op der rietser Säit - Chrëschtbeemchen (bornylacetat an zwou Varietéiten vu Pinene).