U chimicu hà u nasu

In l'articulu quì sottu, fighjemu u prublema di l'olfattu à traversu l'ochji di un chimicu - dopu tuttu, u so nasu serà utile in u so laburatoriu ogni ghjornu.

1. Innervazione di u nasu umanu - un ingrossu sopra à a cavità nasale hè u bulbu olfactory (autore: Wikimedia/Opt1cs).

Pudemu sparte i sentimenti fisicu (vista, sente, toccu) è u so primariu chimicuvale à dì u gustu è l'odore. Per u primu, l'analogi artificiali sò digià stati creati (elementi sensittivi à a luce, microfoni, sensori di u toccu), ma l'ultimi ùn anu micca rinunziatu à u "vetru è l'ochju" di i scientisti. Sò stati creati miliardi di anni fà quandu i primi celluli cuminciaru à riceve signalazioni chimichi da l'ambiente.

L'odore eventualmente siparatu da u gustu, ancu s'ellu ùn hè micca in tutti l'organisimi. L'animali è e piante sniff constantemente u so circondu, è l'infurmazioni ottenuti in questu modu hè assai più impurtante di ciò chì pare à u primu sguardu. Ancu per i studienti visuali è auditivi, cumpresi l'omu.

Secrets olfattivi

Quandu si inalate, u flussu di l'aria si precipita in u nasu è, prima di passà, entra in un tissutu specializatu - l'epiteliu olfativu di parechji centimetri di grandezza.². Eccu i terminazioni di e cellule nervose chì catturanu stimuli d'odore. U signale ricevutu da i receptori viaghja à u bulbu olfactivu in u core, è da quì à altre parti di u cervellu (1). A punta di u dito cuntene mudelli di odori specifichi per ogni spezia. Un umanu pò ricunnosce circa 10 di elli, è i prufessiunali furmati in l'industria di u perfume ponu ricunnosce assai più.

L'odori causanu reazzioni in u corpu, sia cuscenti (per esempiu, si survigliate da un cattivu odore) è subconscious. I marketers utilizanu u catalogu di l'associazioni di perfume. A so idea hè di aromatizà l'aria in i magazzini cù l'odore di l'arbureti di Natale è di gingerbread durante u periodu pre-New Year, chì provoca emozioni pusitivi in ​​tutti è aumenta u desideriu di cumprà rigali. In listessu modu, l'odore di pane frescu in a seccione di l'alimentariu farà a saliva goccia in bocca, è ne mette più in a cestera.

2. Camphor hè spessu usatu in l'unguenti caldi. Trè cumposti cù strutture diverse anu u so odore.

Ma chì causa una sustanza data per causà questa, è micca una altra, sensazione olfattiva?

Per u gustu olfattu, sò stati stabiliti cinque sapori basi: salati, dolci, amari, agri, oun (carni) è u listessu numaru di tipi di receptori nantu à a lingua. In u casu di l'olfattu, ùn si sà ancu quanti aromi basi esistenu, o s'ellu esistenu in tuttu. A struttura di e molécule certamenti determina l'odore, ma perchè hè chì i cumposti cù una struttura simili anu un odore completamente diversu (2), è completamente dissimilari - u listessu (3)?

3. U compostu nantu à a manca odora cum'è musk (ingredientu di perfume), è à a diritta - quasi identica in struttura - ùn hà micca odore.

Perchè a maiò parte di l'esteri sò piacevuli, ma i cumposti di sulfuru dispiacevule (questu fattu pò esse probabilmente spiegatu)? Certi sò cumplettamente insensibili à certi odori, è statisticamente e donne anu un nasu più sensibile cà l'omi. Questu suggerisce e cundizioni genetiche, i.e. a prisenza di proteini specifichi in i receptori.

In ogni casu, ci sò più dumande chè risposte, è parechji teorii sò stati sviluppati per spiegà i misteri di a fragranza.

Chjave è serratura

U primu hè basatu annantu à un mecanismu enzimaticu pruvucatu, quandu una molécula di reagentu entra in a cavità di a molécula di l'enzyme (centru attivu), cum'è una chjave per una serratura. Cusì, anu odore perchè a forma di e so molécule currisponde à i cavità nantu à a superficia di i receptori, è certi gruppi d'atomi si liganu à e so parti (in u listessu modu l'enzimi liganu i reagenti).

In breve, questa hè una teoria di l'olfattu sviluppata da un biochimistu britannicu. Ghjuvan E. Amurea. Ellu distingue sette aromi principali: canfora-musky, fiurali, minty, etereu, piccante è putrid (u restu sò cumminazzioni di elli). Molécule di cumposti cù un odore simili anu ancu una struttura simili, per esempiu, quelli chì anu una forma sferica puzzanu cum'è canfora, è cumposti cù un odore disgraziatu include sulphur.

A teoria strutturale hè stata riescita - per esempiu, spiegò perchè ùn smettemu di smelling dopu un pocu tempu. Questu hè duvuta à u bloccu di tutti i receptori da molécule chì portanu un odore determinatu (cum'è in u casu di l'enzimi occupati da un eccessu di sustrati). Tuttavia, sta tiurìa ùn era micca sempre capace di stabilisce una cunnessione trà a struttura chimica di un compostu è u so odore. Hè stata incapace di predichendu l'odore di a sustanza cun probabilità abbastanza prima di ottene. Ùn hà ancu fallutu per spiegà l'odore intensu di picculi molécule cum'è l'ammonia è l'idrogenu sulfuru. L'emendamenti fatti da Amur è i so successori (cumpresu un aumentu di u nùmeru di sapori basi) ùn anu micca eliminatu tutti i difetti di a teoria strutturale.

molécules vibranti

L'atomi in molécule vibranu constantemente, stendenu è curvate i ligami trà elli, è u muvimentu ùn si ferma ancu à a temperatura zero assoluta. E molécule assorbanu l'energia vibrazionale, chì si trova principalmente in a gamma infrared di radiazione. Stu fattu hè stata utilizata in spettroscopia IR, chì hè unu di i metudi principali per a determinazione di a struttura di e molécule - ùn ci sò micca dui cumposti diffirenti cù u stessu spettru IR (fora di l'isomeri ottichi chjamati).

Criaturi teoria vibrazionale di l'olfattu (J. M. Dyson, R. H. Wright) truvaru ligami trà a freccia di vibrazioni è l'odore percepitu. Vibrazioni per resonance causanu vibrazioni di molécule di receptore in l'epiteliu olfativu, chì cambia a so struttura è manda un impulsu nervu à u core. Hè presumitu chì ci era una vintina di tipi di receptori è, per quessa, u listessu numeru di aromi basi.

In l'anni 70, i proponenti di e duie teorie (vibrazione è strutturale) cumpetenu ferocemente l'una cù l'altru.

Vibrionisti spiegà u prublema di l'odore di molécule chjuche da u fattu chì i so spettri sò simili à i frammenti di i spettri di molécule più grande chì anu un odore simili. Tuttavia, ùn anu pussutu spiegà perchè certi isomeri ottici cù i stessi spettri anu odori completamente differenti (4).

4. Isomeri ottichi di carvone: u gradu S odore cum'è cumin, u gradu R odore cum'è menta.

Structuralists spiegà facilmente stu fattu - i receptori, chì agiscenu cum'è enzimi, ricunnosce ancu cusì sottili differenzi trà e molécule. A teoria di a vibrazione ùn pudia ancu predichendu a forza di l'odore, chì i seguitori di a teoria di Cupido spieganu da a forza di u ligame di i trasportatori di l'odore à i receptori.

Hà pruvatu à salvà a situazione L. Torinosuggerendu chì l'epiteliu olfattivu agisce cum'è un microscopiu à scanning tunneling (!). Sicondu Turin, l'elettroni scorri trà e parte di u receptore quandu ci hè un frammentu di una molecula aromatica trà elli cù una certa freccia di vibrazioni vibrazioni. I cambiamenti risultanti in a struttura di u receptore causanu a trasmissione di l'impulsu nervu. Tuttavia, a mudificazione di Turinu pare à parechji scientisti troppu stravaganti.

Trappi

A biologia molecular hà ancu pruvatu à svelà i misteri di l'olfatti, è sta scuperta hè stata premiata u Premiu Nobel parechje volte. I receptori di l'odore umani sò una famiglia di circa mille proteine ​​​​diverse, è i geni rispunsevuli di a so sintesi sò attivi solu in l'epiteliu olfativu (vale à dì, induve hè necessariu). I proteini di u receptore sò custituiti da una catena elicoidale di aminoacidi. In l'imaghjini di stitch stitch, una catena di proteine ​​​​perfora a membrana cellulare sette volte, da quì u nome: recettori di cellule transmembrana a sette eliche †

I frammenti protruding fora di a cellula creanu una trappula in quale molécule cù a struttura currispondente ponu cascà (5). Una proteina specifica di u tipu G hè attaccata à u situ di u receptore, immersa in a cellula. Quandu a molécula di l'odore hè intrappulata in a trappula, a proteina G hè attivata è liberata, è una altra proteina G hè attaccata in u so locu. chì hè attivatu è liberatu di novu, etc. Ciclu ripete finu à chì a molécula di l'aroma ligata hè liberata o distrutta da l'enzimi chì pulisce in permanenza a superficia di l'epiteliu olfativu. U receptore pò attivà ancu parechji cintunari di molécule di proteina G, è un fattore di amplificazione di signale cusì elevatu li permette di risponde ancu à tracce quantità di aromi (6). A proteina G attivata principia un ciculu di reazzioni chimichi chì portanu à l'invio di un impulsu nervu.

5. Hè ciò chì pare u receptore di l'odore - proteina 7TM.

A descrizzione suprana di u funziunamentu di i receptori olfactori hè simile à quella presentata in a teoria strutturale. Siccomu u ligame di e molécule si trova, pò esse sustinutu chì a teoria vibrazionale era ancu in parte curretta. Questa ùn hè micca a prima volta in a storia di a scienza chì e teorie prima ùn eranu micca completamente sbagliate, ma si avvicinavanu à a realità.

6. Nasu umanu cum'è detector di cumposti in l'analisi di i so mischi cromatograficamente separati.

Perchè qualcosa puzza?

Ci sò assai più odori chì ci sò tipi di receptori olfactori, chì significa chì e molécule di l'odore attivanu parechje proteine ​​​​sferenti à u stessu tempu. basatu annantu à tutta a sequenza di signali chì venenu da certi lochi in u bulbu olfactivu. Siccomu i fragrances naturali cuntenenu ancu più di centu cumposti, si pò imaginà a cumplessità di u prucessu di creà una sensazione olfattiva.

Va bè, ma perchè qualcosa puzza bè, qualcosa di disgustu, è qualcosa micca in tuttu?

A quistione hè a mità filusòfica, ma parzialmente risposta. U cervu hè rispunsevuli di a percepzione di l'olfattu, chì cuntrola u cumpurtamentu di l'omu è l'animali, dirigendu u so interessu à l'odori piacevuli è avvistendu contru l'ogetti malati. L'odori attrattivi si trovanu, frà altri cose, l'esteri citati à l'iniziu di l'articulu sò liberati da frutti maturi (per quessa, valenu a pena di manghjà), è i composti di sulfuru sò liberati da i residui in decadenza (u megliu per stà luntanu da elli).

L'aria ùn puzza perchè hè u sfondate nantu à quale si sparghje l'odori : in ogni modu, tracce di NH3 o H₂S, è u nostru sensu di l'olfattu sonarà l'alarma. Cusì, a percepzione di l'olfattu hè un signalu di l'impattu di un certu fattore. relazione cù a spezia.

Chì puzzanu e vacanze chì venenu ? A risposta hè mostrata in a stampa (7).

7. L'odore di Natale: à a manca, sapori di gingerbread (zingerone è gingerol), à u dirittu, l'arbureti di Natale (bornyl acetate è duie varietà di pinene).