Ang chemist adunay ilong

Sa artikulo sa ubos atong tan-awon ang problema sa baho pinaagi sa mga mata sa usa ka chemist - human sa tanan, ang iyang ilong mapuslanon kaniya sa iyang laboratoryo kada adlaw.

1. Innervation sa ilong sa tawo - ang gibag-on sa ibabaw sa lungag sa ilong mao ang olfactory bulb (awtor: Wikimedia/Opt1cs).

Pwede mi mag share ug feelings pisikal (panan-awon, pandungog, paghikap) ug labaw pa kay kanila kemikal, sa ato pa, lami ug baho. Alang sa una, ang mga artipisyal nga analogue nahimo na (mga elemento sa photosensitive, mikropono, mga sensor sa paghikap), apan ang ulahi wala pa mosurender sa "bildo ug mata" sa mga siyentipiko. Gibuhat sila binilyon ka tuig na ang milabay sa dihang ang unang mga selula nagsugod sa pagdawat ug kemikal nga mga signal gikan sa ilang palibot.

Ang pagbati sa pagpanimaho nahimulag gikan sa lami sa paglabay sa panahon, bisan kung kini dili mahitabo sa tanan nga mga organismo. Ang mga mananap ug mga tanom kanunay nga nanimaho sa ilang palibot, ug ang impormasyon nga nakuha niining paagiha mas hinungdanon kay sa unang tan-aw. Usab alang sa visual ug auditory nga mga estudyante, lakip ang mga tawo.

Mga sekreto sa olpaktoryo

Kung ikaw moginhawa, ang agos sa hangin nagdali sa ilong ug, sa wala pa molihok, mosulod sa espesyal nga tisyu - ang olfactory epithelium, daghang sentimetro ang kadako.². Ania ang mga tumoy sa mga selula sa nerbiyos nga makamatikod sa stimuli sa baho. Ang signal nga nadawat gikan sa mga receptor mosulod sa olfactory bulb sa utok, ug gikan didto ngadto sa ubang mga bahin niini (1). Ang tumoy sa tudlo adunay mga sample sa baho nga piho sa matag species. Ang usa ka tawo makaila sa mga 10 niini, ug ang nabansay nga mga propesyonal sa pahumot makaila ug daghan pa.

Ang mga baho hinungdan sa mga reaksyon sa lawas, pareho nga naamgohan (pananglitan, nagkurog ka tungod sa dili maayo nga baho) ug wala’y panimuot. Gigamit sa mga tigpamaligya ang katalogo sa mga asosasyon sa pahumot. Ang ilang ideya mao ang pagpahumot sa hangin sa mga tindahan nga adunay kahumot sa mga Christmas tree ug gingerbread sa panahon sa Bag-ong Tuig, nga nagpukaw sa positibo nga mga emosyon sa tanan ug nagdugang sa tinguha sa pagpalit og mga regalo. Ingon usab, ang baho sa presko nga pan sa grocery aisle makapatubig sa imong baba ug makadugang ka sa imong kariton.

2. Ang camphor sagad gigamit sa pagpainit sa mga pahumot. Tulo ka mga compound nga adunay lainlaing mga istruktura adunay kaugalingon nga baho.

Apan unsa ang nakapahimo sa usa ka substansiya nga hinungdan niining partikular nga pagbati sa olpaktoryo ug dili sa lain?

Alang sa lami sa olpaktoryo, lima ka sukaranan nga lami ang natukod: parat, tam-is, mapait, maaslom, oun (karne) ug parehas nga gidaghanon sa mga tipo sa mga receptor sa dila. Sa kaso sa pagpanimaho, dili gani mahibal-an kung pila ang mga sukaranan nga kahumot, o kung adunay bisan unsa. Ang istruktura sa mga molekula siguradong nagtino sa baho, apan ngano nga ang mga compound nga adunay parehas nga mga istruktura lahi kaayo ang baho (2), ug parehas ang baho (3)?

3. Ang compound sa wala nga baho sama sa musk (usa ka pahumot nga sangkap), samtang ang compound sa tuo halos parehas sa istruktura ug walay baho.

Ngano nga ang kadaghanan sa mga ester makapanimaho, apan ang mga compound sa asupre dili maayo nga baho (kini nga kamatuoran mahimo’g ipasabut)? Ang ubang mga tawo hingpit nga dili sensitibo sa pipila ka mga baho, ug sa istatistika, ang mga babaye adunay mas sensitibo nga mga ilong kaysa mga lalaki. Kini nagsugyot sa genetic nga mga kahimtang, i.e. ang presensya sa piho nga mga protina sa mga receptor.

Sa bisan unsang kahimtang, adunay daghang mga pangutana kaysa mga tubag, ug daghang mga teorya ang naugmad aron ipasabut ang mga misteryo sa baho.

Yawe ug kandado

Ang una gibase sa usa ka napamatud-an nga mekanismo sa enzymatic diin ang molekula sa reaksyon mohaum sa lungag sa molekula sa enzyme (aktibo nga lugar) sama sa usa ka yawe sa usa ka kandado. Sa ingon, sila makapanimaho tungod kay ang porma sa ilang mga molekula mohaum sa mga lungag sa nawong sa mga receptor, ug ang pipila ka mga grupo sa mga atomo nagbugkos sa mga bahin niini (sa samang paagi nga ang mga enzyme nagbugkos sa mga reactant).

Kini, sa laktud nga pagkasulti, ang teorya sa baho nga gimugna sa usa ka biochemist sa Britanya. Jonah E. Amurea. Giila niya ang pito ka punoan nga kahumot: camphor-musk, floral, minty, ethereal, halang ug bulok (ang uban mga kombinasyon niini). Ang mga molekula sa mga compound nga adunay parehas nga baho adunay parehas nga istruktura, pananglitan, kadtong adunay lingin nga porma nga baho sama sa camphor, ug ang mga compound nga adunay dili maayo nga baho naglakip sa asupre.

Ang structural theory nagmalampuson - pananglitan, kini nagpatin-aw ngano nga kita mohunong sa pag-ila sa baho pagkahuman sa usa ka panahon. Kini tungod sa pagbabag sa tanan nga mga receptor sa mga molekula nga nagdala sa usa ka gihatag nga baho (sama sa kaso sa mga enzyme nga giokupar sa sobra nga mga substrate). Bisan pa, kini nga teorya dili kanunay makatukod og koneksyon tali sa kemikal nga istruktura sa usa ka compound ug sa baho niini. Wala siya makatag-an uban ang makatarunganon nga posibilidad sa baho sa usa ka substansiya sa wala pa kini makuha. Dili usab niya mapatin-aw ang grabe nga baho sa gagmay nga mga molekula sama sa ammonia ug hydrogen sulfide. Ang mga pagbag-o nga gihimo ni Cupid ug sa iyang mga manununod (lakip ang pagdugang sa gidaghanon sa mga base nga lami) wala magwagtang sa tanan nga mga kakulangan sa teorya sa istruktura.

Nagkurog nga mga molekula

Ang mga atomo sa mga molekula kanunay nga nagkurog, nag-inat ug nagbawog sa mga gapos tali sa ilang kaugalingon, ug ang paglihok dili mohunong bisan sa hingpit nga zero nga temperatura. Ang mga molekula mosuhop sa kusog sa vibrational, nga kasagaran anaa sa infrared radiation range. Kini nga kamatuoran gigamit sa IR spectroscopy, nga mao ang usa sa mga nag-unang mga pamaagi sa pagtino sa istruktura sa mga molekula - walay duha ka lain-laing mga compounds uban sa sama nga IR spectrum (gawas sa gitawag nga optical isomers).

Mga Magbubuhat vibrational theory of smell (J.M. Dyson, R.H. Wright) nakaplagan ang mga koneksyon tali sa frequency sa vibration ug sa gituohang baho. Ang mga vibrations nga adunay resonance hinungdan sa mga vibrations sa mga molekula sa receptor sa olfactory epithelium, nga nagbag-o sa ilang istruktura ug nagpadala usa ka nerve impulse sa utok. Gituohan nga adunay mga kawhaan ka mga matang sa mga receptor ug, busa, parehas nga gidaghanon sa mga sukaranan nga kahumot.

Sa dekada 70, ang mga tigpasiugda sa duha ka teyoriya (vibrational ug structural) grabeng nakigkompetensya sa usag usa.

Gipatin-aw sa mga siyentipiko sa Vibrio ang problema sa baho sa gagmay nga mga molekula pinaagi sa kamatuoran nga ang ilang spectra susama sa mga tipik sa spectra sa dagkong mga molekula nga adunay susama nga baho. Bisan pa, dili nila mapasabut kung ngano nga ang pipila nga mga optical isomer nga adunay parehas nga spectra adunay lahi nga baho (4).

4. Optical isomers sa carvone: grade S baho sama sa cumin, grade R baho sa mint.

Ang mga structuralist dali nga nagpatin-aw niini nga kamatuoran - ang mga receptor, nga naglihok sama sa mga enzyme, nakaila bisan sa ingon nga maliputon nga mga kalainan tali sa mga molekula. Ang teoriya sa vibration dili usab makatagna sa kalig-on sa baho, nga gipatin-aw sa mga sumusunod sa teorya ni Cupid pinaagi sa kalig-on sa pagbugkos sa mga tigdala sa baho ngadto sa mga receptor.

Gisulayan niya nga luwason ang sitwasyon L. Torinonagsugyot nga ang olfactory epithelium naglihok isip scanning tunneling microscope (!). Sumala sa Turin, ang mga electron modagayday tali sa mga bahin sa receptor kung adunay usa ka tipik sa usa ka molekula sa kahumot nga adunay usa ka frequency sa vibrational tali kanila. Ang resulta nga mga pagbag-o sa istruktura sa receptor hinungdan sa pagpasa sa usa ka nerve impulse. Bisan pa, ang pagbag-o sa Turin ingon labi ka sobra sa daghang mga siyentista.

Tigum

Ang molecular biology misulay usab sa pagbutyag sa mga misteryo sa pagpanimaho, ug kini nga pagkadiskobre gihatagan ug Nobel Prize sa makadaghang higayon. Ang mga receptor sa baho sa tawo usa ka pamilya nga adunay mga usa ka libo nga lainlaing mga protina, ug ang mga gene nga responsable sa ilang synthesis aktibo lamang sa olfactory epithelium (ie, kung diin kini kinahanglan). Ang mga protina sa receptor naglangkob sa usa ka helical nga kadena sa mga amino acid. Sa hulagway sa usa ka cross-linking stitch, usa ka kadena sa mga protina nagtusok sa cell lamad sa pito ka beses, busa ang ngalan: seven-helix transmembrane cell receptors ().

Ang mga tipik nga nagtuybo sa gawas sa selula nagmugna ug lit-ag diin ang mga molekula nga adunay tukma nga istruktura makasulod (5). Usa ka piho nga G-type nga protina ang gilakip sa receptor site nga gituslob sa sulod sa cell. Kung ang usa ka molekula sa baho makuha sa usa ka lit-ag, ang G-protein gi-aktibo ug gibuhian, ug sa lugar niini ang lain nga G-protein nagtapot, nga gi-aktibo ug gibuhian pag-usab, ug uban pa. Ang siklo gisubli hangtod ang gigapos nga molekula sa kahumot mapagawas o malaglag sa mga enzyme nga padayon nga naglimpyo sa nawong sa olfactory epithelium. Ang receptor makahimo sa pagpaaktibo bisan sa pipila ka gatos nga G molekula sa protina, ug ang ingon ka taas nga signal amplification factor nagtugot niini sa pagtubag sa bisan pagsubay sa gidaghanon sa mga flavorings (6). Ang gi-aktibo nga G nga protina nagsugod sa usa ka siklo sa kemikal nga mga reaksyon nga mosangpot sa pagpadala sa usa ka nerve impulse.

5. Kini ang hitsura sa odor receptor - protina 7TM.

Ang paghulagway sa ibabaw sa paglihok sa mga receptor sa olpaktoryo susama sa gipresentar sa teorya sa istruktura. Tungod kay ang pagbugkos sa mga molekula mahitabo, kini mahimong makiglalis nga ang vibrational theory usa usab ka bahin nga husto. Dili kini ang unang higayon sa kasaysayan sa siyensiya nga ang naunang mga teoriya dili hingpit nga sayop, apan mas duol lang sa kamatuoran.

6. Ang ilong sa tawo isip usa ka detector sa mga compound sa pagtuki sa ilang chromatographically separated mixtures.

Ngano nga adunay baho?

Adunay daghan pa nga mga baho kay sa adunay mga matang sa olfactory receptors, nga nagpasabot nga ang mga molekula sa baho nagpalihok sa daghang lain-laing mga protina sa samang higayon. base sa tibuok nga han-ay sa mga signal gikan sa pipila ka mga dapit sa olfactory bulb. Tungod kay ang natural nga mga pahumot adunay labaw pa sa usa ka gatos nga mga compound, mahanduraw sa usa ang pagkakomplikado sa proseso sa paghimo sa usa ka pagbati sa olpaktoryo.

Okay, apan nganong adunay usa ka butang nga maayo, usa ka butang nga dulumtanan, ug usa ka butang nga dili gayud?

Ang pangutana katunga sa pilosopikal, apan sa usa ka bahin kini matubag. Ang utok maoy responsable sa pagsabot sa baho, nga nagkontrolar sa kinaiya sa mga tawo ug mga mananap, nga nagtultol sa ilang interes ngadto sa makapahimuot nga mga baho ug nagpasidaan kanila batok sa baho nga mga butang. Ang makapadani nga mga baho makita sa, lakip sa ubang mga butang, ang mga ester nga gihisgotan sa sinugdanan sa artikulo gipagawas sa hinog nga mga prutas (nga takus kan-on), ug ang mga compound sa asupre gipagawas gikan sa pagkadunot nga mga salin (mas maayo nga magpalayo gikan kanila).

Ang hangin dili manimaho tungod kay kini ang background kung diin ang mga baho mikaylap: bisan pa, pagsubay sa kantidad sa NH3 o H₂S, ug ang atong olfactory organ ang magpatingog sa alarma. Busa, ang panglantaw sa baho usa ka signal sa impluwensya sa usa ka butang. kinaiya ngadto sa mga espisye.

Unsa ang baho sa umaabot nga mga holiday? Ang tubag gipakita sa hulagway (7).

7. Ang baho sa Pasko: sa wala mao ang mga kahumot sa gingerbread (zingerone ug gingerol), sa tuo - mga Christmas tree (bornyl acetate ug duha ka matang sa pinene).