味觉和嗅觉之间的相互作用
在人类和其他陆栖脊椎动物,气味可以达到通过外部的鼻孔嗅上皮鼻子和内部鼻孔,鼻腔和后面的连接口腔。后者通路在吃饭时将变得非常重要,因此,有相当大的混乱,这个术语的使用味道,因为从食物气味进入鼻腔的同时味道味蕾刺激的食物。的重要性气味共同品味的概念变得显而易见,当一个人感冒了,可以不再“品味”的食物。在这种情况下,尽管味觉感受器系统是完全没有的,访问嗅上皮被阻塞。很明显,和味道气味系统是不同的在他们的解剖学和神经加工的输入。这个词味道是一个替代来味道在上下文的食物,味道指的是整体感知所导致的味觉和嗅觉。使用这一项避免使用产生的困惑,否则味道会特别提到味蕾的刺激产生的感觉,以及合并后的味觉和嗅觉的感受。虽然同样的争论也适用于其他陆地脊椎动物,几乎没有味道的程度的知识,而不是味道,在其他生物是很重要的。
在化学感应细胞机制
在有机体产生行为反应,化学必须在有机体的产生一个信号神经系统。这需要过程开始的味道或气味受体细胞。首先,分子必须在吗遍历一层粘液,受体细胞的末梢沐浴;这些被称为perireceptor事件。其次,分子必须与细胞表面的受体相互作用在一个特定的方式产生细胞内的反应。这些反应导致细胞的变化电荷,它生成一个神经冲动。外部刺激转化为被称为细胞反应信号转导。
产生的电信号神经细胞的本质是相同的,不管刺激。如果化学物质区分开来,他们必须刺激不同的细胞。因此,不同细胞是负责接待的甜,盐,酸,苦的口味和区分不同的气味检测到的嗅觉系统。
Perireceptor事件
水溶性化合物,如糖和氨基酸可以自由移动的粘液覆盖的味道嗅觉受体细胞。然而,大多数的苦味和许多挥发性化合物不溶于水的,必须由可溶性如果他们到达受体。这是通过绑定可溶性蛋白质通过粘液,可以自由移动。这些蛋白质被孤立唾液从鼻粘液上皮细胞,虽然可溶性蛋白质运输化学品的精确作用受体细胞尚未明确的证明哺乳动物。
在昆虫,味觉和嗅觉神经元都包含在表皮结构,但敏感的神经末梢都沐浴在液体叫什么sensillar淋巴,类似的的粘液脊椎动物。嗅觉系统的液体接触odour-binding受体可能功能一样的脊椎动物,但由不同的家庭基因。三个家庭这些受体蛋白已确定。一个家庭,组成的信息素结合蛋白质,仅限于对信息素受体已知敏感。剩下的两个家庭包含一般有气味的受体,应对其他气味(没有信息素)。这些蛋白质,达到不同区段,控制化学物质膜受体细胞,可以视为过滤器。其结合能力的差异可以解释一些敏感性的差异不同的受体细胞。
重要的是,味道和气味分子立即被删除环境受体细胞;否则细胞,因此动物,继续应对不再是相关的东西。删除不必要的分子被认为是实现,由odorant-degrading至少部分酶,也存在于周围的粘液或其他流体敏感受体细胞的末梢。
信号转导
信息转达了一起神经元通过电信号称为动作电位是由电子受体细胞的变化。在的情况下化学感受器,这些化学物质引起的电变化。最初的变化被称为受体电位,他们是由带正电的运动离子(例如,钠离子)进入细胞通过开口细胞膜被称为离子通道。因此,为了刺激受体细胞,一种化学必须导致特定离子通道被打开。这是实现以不同的方式,但它通常涉及到特定的蛋白质受体嵌入细胞膜。
在细胞膜受体蛋白定向的方式结束一个项目在细胞外和细胞内的另一端的项目。这使一个化学在细胞外,如分子有气味的东西或促味剂复合、交流和产生细胞机制的变化没有进入细胞。外部和内部的受体蛋白参与了味觉和嗅觉的氨基酸链相连。因为链式循环七次通过细胞膜的厚度,据说有7个跨膜域。这些蛋白质的氨基酸序列形成非常重要。人们认为刺激发生在分子与特定形状符合相应的受体分子,“口袋”,而作为一个关键符合一个锁。在一个变化氨基酸可以改变口袋的形式,从而改变融入到口袋里的化学物质。例如,一个嗅觉受体蛋白老鼠产生更大的反应在受体细胞的交互酒精辛醇(八碳原子),而不是与一个酒精称为庚醇(7个碳原子)。一个氨基酸的变化缬氨酸来异亮氨酸在第五个跨膜域,被认为有助于口袋的形状,改变了庚醇受体蛋白质以这样一种方式,而不是辛醇,产生最大的效果。在老鼠相当于受体通常在这种形式,庚醇比辛醇生产更大的反应。这说明氨基酸分子在决定的重要性特异性受体细胞。
当一个受体蛋白质结合适当的化学(称为配体),蛋白质会发生构象变化,进而导致细胞内的一系列化学事件涉及分子第二信使。第二信使信号使一个单一的气味分子,与单一受体蛋白质绑定,影响变化的大量的离子通道的开放程度。这产生一个足够大的跨细胞膜电势的变化导致的生产动作电位传递信息的动物大脑。
在哺乳动物五个家庭,基因编码化学感受器蛋白已确定。(基因被认为属于同一家庭如果他们产生蛋白质高的比例相似序列的氨基酸排列。)两个家庭的基因与品味,有气味,和两个与犁鼻系统(见下文在不同的生物化学感受:陆栖脊椎动物)。大约有1000个嗅觉基因家族的基因,基因的已知最大的家庭。因为每个基因产生不同的气味受体蛋白质,这有助于动物闻到许多不同的化合物的能力。动物不仅可以闻到许多化合物,也可以区分他们。这就要求不同的化合物刺激不同的受体细胞。与此一致的是,证据表明,在任何一个只有一个嗅觉基因活跃嗅觉受体细胞。因此,每个受体细胞只具有一种受体蛋白质,虽然它有成千上万的特定类型的膜暴露纤毛细胞。因为每个细胞只表达一种受体蛋白质,必须有大量的细胞表达每种类型的受体蛋白质增加一个特定的气味分子的可能性将达到一个细胞与相应的受体蛋白质。一旦达到匹配的受体分子,细胞可以响应。
一个完全不同的家庭基因与苦味产生相关的受体蛋白,但这个家庭远小于嗅觉基因家族,只包含大约80个不同的基因。考虑到非常广泛的化学结构产生苦味,这是合乎逻辑的应该有许多不同的受体蛋白。然而,与嗅觉反应,动物不会区分不同的苦味化合物。这是因为这些化合物的受体细胞刺激产生许多不同类型的受体蛋白。因此,相同的细胞响应不同的化合物。这并不意味着必然,所有所有的bitter-sensitive细胞的基因表达。可能糖的感觉,甜蜜的味道,和氨基酸,给鲜味味道,还取决于蛋白质受体细胞膜受体。
无机盐的机制被认为可能是完全不同的。因为变化电气性能细胞膜的依赖离子的运动,细胞会受到影响离子浓度在中沐浴。很有可能当人类和其他动物摄取食盐(氯化钠),钠进入受体细胞直接通过细胞膜钠离子通道。这已经改变的影响内部离子浓度和启动一个电信号。应对其他盐可能是介导的以同样的方式,和响应酸(酸)可能同样影响的运动氢离子。酸也可能产生的影响通过开放敏感的离子通道pH值。
的基因家庭管理的生产嗅觉受体所有的脊椎动物是很常见的。然而,众所周知,哺乳动物不同,他们的行为在多大程度上影响气味。这是一个反映了不同数量的嗅觉受体基因活跃。在老鼠身上,有一个高度发达的嗅觉,大部分的大约1000个嗅觉基因表达(即产生受体蛋白)。但在旧世界猴子和大猿,大猩猩,黑猩猩人类,多达70%的嗅觉受体基因,虽然仍可辨认的,非功能性伪基因。证据表明,伪基因池的人越来越多,表明,在将来的一段时间,人类的嗅觉比今天将进一步减少。所有的嗅觉的基因海豚非功能。
动物对化学物质极大地受到化学浓度的影响。现在更多的糖咖啡、甜的味道和气味可能几乎察觉不到的或盛气凌人。这些效果很一般,在许多动物实验证明,由大量分子的存在在高浓度。随着浓度的增加,更多的细胞受到刺激和受体分子在味道或嗅细胞了。结果是,更多的动作电位(神经冲动)是由更多的受体细胞,生成和信号到达大脑是加强。
这是一种常见的发生,当进入一个房间,一个人可能会注意到一个令人愉快的或不愉快的气味,但在很短的时间内,他再也不能闻到它,虽然气味的来源仍然存在。效果是由于受体细胞的反应减弱,被称为感官适应。几秒钟内细胞可能适应完全但再次成为响应后间隔没有刺激。改编的味觉和嗅觉细胞发生在所有的动物而不是受体细胞的犁鼻器(雅各布森的器官)。
处理嗅觉信息
尽管每个嗅觉受体细胞只有一个类型的受体蛋白,这并不意味着每个细胞只有一个化学反应。大概的蛋白质形成的受体部位与一些特定的分子形式,和任何化学物质具有这种形式在一些分子将刺激细胞的一部分。例如,酒精壬醇包含9个碳原子线性联系在一起。,人们会期望其他具有相似结构的化合物与相同的受体蛋白质相互作用,这是壬酸的情况至少在某些嗅觉受体的老鼠。类似分子只有8个碳原子相同刺激细胞但需要激活受体浓度高于与9个碳原子,分子和分子和五个碳原子并不会刺激受体。
每个化学与超过一种类型的受体蛋白质相互作用,,因为每个细胞只表达一个蛋白质,这种化学物质可以刺激多个细胞类型。人们认为不同的受体蛋白分子的不同部位“识别”。例如,一些受体与化合物表现出交互特征酒精的特性,而另一些与化合物在酸的特征。因此,每个化学刺激细胞受体不同,数组,虽然每个单元可以由几个不同的化合物,刺激数组每个复合刺激的是独一无二的。因为每个受体细胞是连接到一个单一的肾小球,它接收输入的受体细胞表达一个特定的受体蛋白质,独特的信息传达到大脑,气味识别提供依据。有1000种不同类型的受体蛋白,可能的组合的数量是巨大的。这广泛的组合为动物提供了他们非凡的能力区分成千上万的气味。