Mae gan y fferyllydd drwyn

Yn yr erthygl isod, byddwn yn edrych ar y broblem o arogl trwy lygaid fferyllydd - wedi'r cyfan, bydd ei drwyn yn dod yn ddefnyddiol yn ei labordy bob dydd.

1. Y trwyn dynol yn nerfau - mae'r bwlb arogleuol yn tewychu uwchben y ceudod trwynol (awdur: Wikimedia/Opt1cs).

Gallwn rannu teimladau corfforol (golwg, clyw, cyffyrddiad) a'u cynradd cemegolh.y. blas ac arogl. Ar gyfer y cyntaf, mae analogau artiffisial eisoes wedi'u creu (elfennau sy'n sensitif i olau, meicroffonau, synwyryddion cyffwrdd), ond nid yw'r olaf eto wedi ildio i "wydr a llygad" gwyddonwyr. Cawsant eu creu biliynau o flynyddoedd yn ôl pan ddechreuodd y celloedd cyntaf dderbyn signalau cemegol o'r amgylchedd.

Yn y pen draw, arogl wedi'i wahanu oddi wrth flas, er nad yw hyn yn digwydd ym mhob organeb. Mae anifeiliaid a phlanhigion yn arogli eu hamgylchoedd yn gyson, ac mae'r wybodaeth a geir yn y modd hwn yn bwysicach o lawer nag y mae'n ymddangos ar yr olwg gyntaf. Hefyd ar gyfer dysgwyr gweledol a chlywedol, gan gynnwys bodau dynol.

Cyfrinachau arogleuol

Pan fyddwch chi'n anadlu, mae'r llif aer yn rhuthro i'r trwyn a, cyn symud ymlaen, yn mynd i mewn i feinwe arbenigol - yr epitheliwm arogleuol sawl centimetr o faint.². Dyma derfynau celloedd nerfol sy'n dal ysgogiadau arogl. Mae'r signal a dderbynnir gan y derbynyddion yn teithio i'r bwlb arogleuol yn yr ymennydd, ac oddi yno i rannau eraill o'r ymennydd (1). Mae blaen bys yn cynnwys patrymau arogl sy'n benodol i bob rhywogaeth. Gall bod dynol adnabod tua 10 ohonynt, a gall gweithwyr proffesiynol hyfforddedig yn y diwydiant persawr adnabod llawer mwy.

Mae arogleuon yn achosi adweithiau yn y corff, yn ymwybodol (er enghraifft, rydych chi'n dychryn ar arogl drwg) ac yn isymwybod. Mae marchnatwyr yn defnyddio'r catalog o gymdeithasau persawr. Eu syniad yw blasu'r aer mewn siopau gydag arogl coed Nadolig a bara sinsir yn ystod y cyfnod cyn y Flwyddyn Newydd, sy'n ennyn emosiynau cadarnhaol ym mhawb ac yn cynyddu'r awydd i brynu anrhegion. Yn yr un modd, bydd arogl bara ffres yn yr adran fwyd yn gwneud i'ch poer ddiferu i'ch ceg, a byddwch chi'n rhoi mwy yn y fasged.

2. Defnyddir camffor yn aml mewn eli cynhesu. Mae gan dri chyfansoddyn â gwahanol strwythurau eu harogl eu hunain.

Ond beth sy'n achosi i sylwedd penodol achosi hyn, ac nid teimlad arogleuol arall?

Ar gyfer y blas arogleuol, mae pum chwaeth sylfaenol wedi'u sefydlu: hallt, melys, chwerw, sur, oun (cig) a'r un nifer o fathau o dderbynyddion ar y tafod. Yn achos arogl, nid yw hyd yn oed yn hysbys faint o aroglau sylfaenol sy'n bodoli, neu a ydynt yn bodoli o gwbl. Mae strwythur y moleciwlau yn sicr yn pennu'r arogl, ond pam mae cyfansoddion â strwythur tebyg yn arogli'n hollol wahanol (2), ac yn hollol annhebyg - yr un peth (3)?

3. Mae'r cyfansoddyn ar y chwith yn arogli fel mwsg (cynhwysyn persawr), ac ar y dde - bron yn union yr un fath o ran strwythur - nid oes ganddo arogl.

Pam mae'r rhan fwyaf o esters yn arogli'n ddymunol, ond mae cyfansoddion sylffwr yn annymunol (mae'n debyg y gellir esbonio'r ffaith hon)? Mae rhai yn gwbl ansensitif i arogleuon penodol, ac yn ystadegol mae gan fenywod drwyn mwy sensitif na dynion. Mae hyn yn awgrymu cyflyrau genetig, h.y. presenoldeb proteinau penodol yn y derbynyddion.

Beth bynnag, mae mwy o gwestiynau nag atebion, ac mae nifer o ddamcaniaethau wedi'u datblygu i egluro dirgelion y persawr.

Allwedd a chlo

Mae'r cyntaf yn seiliedig ar fecanwaith ensymatig profedig, pan fydd y moleciwl adweithydd yn mynd i mewn i geudod y moleciwl ensym (safle gweithredol), fel allwedd i glo. Felly, maent yn arogli oherwydd bod siâp eu moleciwlau yn cyfateb i'r ceudodau ar wyneb y derbynyddion, ac mae rhai grwpiau o atomau yn rhwymo i'w rannau (yn yr un modd mae ensymau yn rhwymo adweithyddion).

Yn fyr, mae hon yn ddamcaniaeth arogl a ddatblygwyd gan fiocemegydd Prydeinig. John E. Amurea. Tynnodd sylw at saith prif arogl: camffor-musky, blodeuog, minty, ethereal, sbeislyd a pydru (mae'r gweddill yn gyfuniadau ohonynt). Mae gan foleciwlau cyfansoddion ag arogl tebyg hefyd strwythur tebyg, er enghraifft, mae'r rhai sydd ag arogl siâp sfferig fel camffor, ac mae cyfansoddion ag arogl annymunol yn cynnwys sylffwr.

Mae theori strwythurol wedi bod yn llwyddiannus - er enghraifft, esboniodd pam rydyn ni'n rhoi'r gorau i arogli ar ôl ychydig. Mae hyn oherwydd bod moleciwlau sy'n cario arogl penodol yn blocio'r holl dderbynyddion (yn union fel yn achos ensymau lle mae gormodedd o swbstradau). Fodd bynnag, nid oedd y ddamcaniaeth hon bob amser yn gallu sefydlu cysylltiad rhwng strwythur cemegol cyfansoddyn a'i arogl. Nid oedd yn gallu rhagweld arogl y sylwedd gyda thebygolrwydd digonol cyn ei gael. Methodd hefyd ag egluro arogl dwys moleciwlau bach fel amonia a hydrogen sylffid. Nid oedd y diwygiadau a wnaed gan Amur a'i olynwyr (gan gynnwys cynnydd yn nifer y blasau sylfaen) yn dileu holl ddiffygion y ddamcaniaeth strwythurol.

moleciwlau dirgrynol

Mae'r atomau mewn moleciwlau yn dirgrynu'n gyson, gan ymestyn a phlygu'r bondiau rhyngddynt eu hunain, ac nid yw'r symudiad yn stopio hyd yn oed ar dymheredd sero absoliwt. Mae moleciwlau'n amsugno egni dirgrynol, sy'n gorwedd yn bennaf yn yr ystod isgoch o ymbelydredd. Defnyddiwyd y ffaith hon mewn sbectrosgopeg IR, sef un o'r prif ddulliau ar gyfer pennu strwythur moleciwlau - nid oes dau gyfansoddyn gwahanol gyda'r un sbectrwm IR (ac eithrio'r isomerau optegol fel y'u gelwir).

Crewyr theori arogli dirgrynol (J. M. Dyson, R. H. Wright) dod o hyd i gysylltiadau rhwng amlder dirgryniadau a'r arogl canfyddedig. Mae dirgryniadau trwy gyseiniant yn achosi dirgryniadau moleciwlau derbyn yn yr epitheliwm arogleuol, sy'n newid eu strwythur ac yn anfon ysgogiad nerfol i'r ymennydd. Tybiwyd bod tua ugain math o dderbynyddion ac, felly, yr un nifer o aroglau sylfaenol.

Yn y 70au, roedd cynigwyr y ddwy ddamcaniaeth (dirgrynol a strwythurol) yn cystadlu'n ffyrnig â'i gilydd.

Eglurodd vibrionyddion broblem arogl moleciwlau bach gan y ffaith bod eu sbectra yn debyg i ddarnau o sbectra moleciwlau mwy sydd ag arogl tebyg. Fodd bynnag, nid oeddent yn gallu esbonio pam mae gan rai isomerau optegol â'r un sbectra arogleuon hollol wahanol (4).

4. Isomers optegol o garvone: mae gradd S yn arogli fel cwmin, mae gradd R yn arogli fel mintys.

Nid yw adeileddwyr yn cael unrhyw anhawster i egluro'r ffaith hon - mae derbynyddion, sy'n gweithredu fel ensymau, yn cydnabod hyd yn oed y fath wahaniaethau cynnil rhwng moleciwlau. Ni allai'r theori dirgrynol hefyd ragweld cryfder yr arogl, a esboniodd dilynwyr theori Cupid gan gryfder rhwymiad cludwyr arogl i dderbynyddion.

Ceisiodd achub y sefyllfa L. Torinogan awgrymu bod yr epitheliwm arogleuol yn gweithredu fel microsgop twnelu sganio (!). Yn ôl Turin, mae electronau'n llifo rhwng rhannau o'r derbynnydd pan fo darn o foleciwl arogl rhyngddynt gydag amlder penodol o ddirgryniadau dirgrynol. Mae'r newidiadau canlyniadol yn strwythur y derbynnydd yn achosi trosglwyddiad ysgogiad y nerf. Fodd bynnag, mae'r addasiad o Turin yn ymddangos i lawer o wyddonwyr yn rhy afradlon.

Trapiau

Mae bioleg foleciwlaidd hefyd wedi ceisio datrys dirgelion arogleuon, ac mae'r darganfyddiad hwn wedi ennill Gwobr Nobel sawl gwaith. Mae derbynyddion aroglau dynol yn deulu o tua mil o wahanol broteinau, ac mae'r genynnau sy'n gyfrifol am eu synthesis yn weithredol yn yr epitheliwm arogleuol yn unig (hy, lle mae ei angen). Mae proteinau derbynnydd yn cynnwys cadwyn helical o asidau amino. Yn y ddelwedd pwyth pwyth, mae cadwyn o broteinau yn tyllu'r gellbilen saith gwaith, a dyna pam yr enw: derbynyddion celloedd trawsbilen saith helics ,

Mae darnau sy'n ymwthio allan y tu allan i'r gell yn creu trap y gall moleciwlau â'r strwythur cyfatebol ddisgyn iddo (5). Mae protein math G penodol ynghlwm wrth safle'r derbynnydd, wedi'i drochi y tu mewn i'r gell. Pan fydd y moleciwl arogl yn cael ei ddal yn y trap, mae'r protein G yn cael ei actifadu a'i ryddhau, ac mae protein G arall ynghlwm yn ei le, sy'n cael ei actifadu a'i ryddhau eto, ac ati Mae'r cylch yn ailadrodd nes bod y moleciwl arogl rhwym yn cael ei ryddhau neu ei ddinistrio gan ensymau sy'n glanhau wyneb yr epitheliwm arogleuol yn gyson. Gall y derbynnydd actifadu hyd yn oed cannoedd o foleciwlau protein G, ac mae ffactor ymhelaethu signal mor uchel yn caniatáu iddo ymateb i hyd yn oed olrhain symiau o flasau (6). Mae'r protein G wedi'i actifadu yn cychwyn cylch o adweithiau cemegol sy'n arwain at anfon ysgogiad nerfol.

5. Dyma sut olwg sydd ar y derbynnydd arogl - protein 7TM.

Mae'r disgrifiad uchod o weithrediad derbynyddion arogleuol yn debyg i'r hyn a gyflwynir yn y ddamcaniaeth adeileddol. Gan fod rhwymo moleciwlau yn digwydd, gellir dadlau bod y ddamcaniaeth dirgrynol hefyd yn rhannol gywir. Nid dyma'r tro cyntaf yn hanes gwyddoniaeth nad oedd damcaniaethau cynharach yn gwbl anghywir, ond yn hytrach yn mynd at realiti.

6. Trwyn dynol fel canfodydd cyfansoddion wrth ddadansoddi eu cymysgeddau cromatograffig wedi'u gwahanu.

Pam fod rhywbeth yn drewi?

Mae yna lawer mwy o arogleuon nag sydd o fathau o dderbynyddion arogleuol, sy'n golygu bod moleciwlau arogleuon yn actifadu sawl protein gwahanol ar yr un pryd. yn seiliedig ar y dilyniant cyfan o signalau sy'n dod o leoedd penodol yn y bwlb arogleuol. Gan fod persawr naturiol yn cynnwys hyd yn oed mwy na chant o gyfansoddion, gellir dychmygu cymhlethdod y broses o greu teimlad arogleuol.

Iawn, ond pam fod rhywbeth yn arogli'n dda, rhywbeth ffiaidd, a rhywbeth ddim o gwbl?

Mae'r cwestiwn yn hanner athronyddol, ond yn rhannol wedi'i ateb. Mae'r ymennydd yn gyfrifol am y canfyddiad o arogl, sy'n rheoli ymddygiad bodau dynol ac anifeiliaid, gan gyfeirio eu diddordeb at arogleuon dymunol a rhybuddio yn erbyn gwrthrychau sy'n arogli'n ddrwg. Canfyddir arogleuon deniadol, ymhlith pethau eraill, mae'r esterau a grybwyllir ar ddechrau'r erthygl yn cael eu rhyddhau gan ffrwythau aeddfed (felly mae'n werth eu bwyta), ac mae cyfansoddion sylffwr yn cael eu rhyddhau o weddillion pydredd (y peth gorau yw cadw draw oddi wrthynt).

Nid yw'r aer yn arogli oherwydd dyma'r cefndir y mae arogleuon yn ymledu yn ei erbyn: fodd bynnag, olion symiau o NH3 neu H₂S, a bydd ein synnwyr arogli yn swnio'r larwm. Felly, mae'r canfyddiad o arogl yn arwydd o effaith ffactor penodol. perthynas â rhywogaethau.

Sut mae'r gwyliau sydd i ddod yn arogli? Mae'r ateb i'w weld yn y llun (7).

7. Arogl y Nadolig: ar y chwith, aroglau sinsir (zingerone a gingerol), ar y dde, coed Nadolig (bornyl asetad a dau fath o pinene).