Химик бинй дорад

Дар мақолаи зер мо мушкилоти бӯйро бо чашми як кимиё баррасӣ хоҳем кард - дар ниҳоят, бинии ӯ дар лабораторияи худ ҳар рӯз муфид хоҳад буд.

1. Иннерватсияи бинии одам - ​​ғафсшавии болои холигоҳи бинӣ лампаи бӯй аст (муаллиф: Wikimedia/Opt1cs).

Мо метавонем эҳсосотро мубодила кунем физикӣ (биниш, шунавоӣ, ламс) ва ибтидоии онҳо химиявӣяъне таъм ва бӯй. Барои аввалинҳо аналогҳои сунъӣ аллакай сохта шудаанд (элементҳои ба рӯшноӣ ҳассос, микрофонҳо, сенсорҳои ламсӣ), аммо охирин ҳанӯз ба "шиша ва чашми" олимон таслим нашудаанд. Онҳо миллиардҳо сол пеш, вақте ки аввалин ҳуҷайраҳо ба гирифтани сигналҳои химиявӣ аз муҳити атроф шурӯъ карданд, ба вуҷуд омадаанд.

Бӯ дар ниҳоят аз мазза ҷудо мешавад, гарчанде ки ин дар ҳама организмҳо вуҷуд надорад. Ҳайвонот ва наботот пайваста атрофи худро бӯй мекунанд ва иттилооте, ки бо ин роҳ ба даст омадааст, хеле муҳимтар аз он аст, ки дар назари аввал ба назар мерасад. Инчунин барои донишҷӯёни визуалӣ ва шунавоӣ, аз ҷумла одамон.

Асрори хушбӯй

Ҳангоми нафаскашӣ ҷараёни ҳаво ба бинӣ равон мешавад ва пеш аз ҳаракат ба бофтаи махсус - эпителияи бӯй, ки андозааш чанд сантиметр аст, ворид мешавад.². Дар ин ҷо нуқсонҳои ҳуҷайраҳои асаб ҳастанд, ки ангезаҳои бӯйро мегиранд. Сигнал, ки аз ретсепторҳо гирифта мешавад, ба лампаи хушбӯй дар майна ва аз он ҷо ба дигар қисмҳои майна мегузарад (1). Дар нӯги ангушт намунаҳои бӯи хоси ҳар як намуд мавҷуд аст. Инсон тақрибан 10-тои онҳоро шинохта метавонад ва мутахассисони соҳибихтисос дар соҳаи атриёт метавонанд бисёриҳоро эътироф кунанд.

Бӯйҳо дар бадан ҳам огоҳона (масалан, шумо аз бӯи бад ба ҳайрат мешавед) ва ҳам зери шуур ба вуҷуд меоянд. Маркетингҳо аз каталоги ассотсиатсияҳои атриёт истифода мебаранд. Идеяи онҳо ин аст, ки ҳавои дӯконҳоро бо бӯи арча ва занҷабил дар давраи пеш аз Соли нав хушбӯй кунанд, ки дар ҳама эҳсосоти мусбӣ ба вуҷуд оварда, хоҳиши харидани тӯҳфаҳоро зиёд мекунад. Ба ҳамин монанд, бӯи нони тару тоза дар қисмати хӯрокворӣ даҳонатонро ба даҳон мечакад ва шумо бештар дар сабад мегузоред.

2. Кофурро аксар вақт дар равғанҳои гармкунӣ истифода мебаранд. Се пайвастагиҳои дорои сохторҳои гуногун бӯи худро доранд.

Аммо чӣ сабаб мешавад, ки моддаи додашуда ин ҳиссиётро ба вуҷуд орад, на эҳсоси бӯи дигар?

Барои таъми хушбӯй панҷ таъми асосӣ муқаррар шудааст: шӯр, ширин, талх, турш, ун (гӯшт) ва ҳамон миқдор намуди ретсепторҳо дар забон. Дар мавриди бӯй, ҳатто маълум нест, ки чӣ қадар маззаҳои асосӣ вуҷуд доранд ё умуман вуҷуд доранд. Сохтори молекулаҳо бешубҳа бӯйро муайян мекунад, аммо чаро пайвастагиҳои дорои сохтори якхела бӯи тамоман гуногун доранд (2) ва тамоман ба ҳам монанд нестанд - якхела (3)?

3. Пайванди дар тарафи чап бӯи мушк (қоидаи атриёт) дорад ва дар тарафи рост - аз ҷиҳати сохт тақрибан якхела - бӯй надорад.

Чаро аксари эфирҳо бӯи хуш доранд, аммо пайвастагиҳои сулфур ногувор (ин далелро эҳтимол шарҳ додан мумкин аст)? Баъзеҳо ба баъзе бӯйҳо комилан ҳассос нестанд ва аз рӯи омор занон бинӣ нисбат ба мардон ҳассостар доранд. Ин шароитҳои генетикиро нишон медиҳад, яъне. мавҷудияти сафедаҳои мушаххас дар ретсепторҳо.

Дар ҳар сурат, саволҳо бештар аз ҷавоб вуҷуд доранд ва барои шарҳ додани асрори хушбӯй якчанд назарияҳо таҳия шудаанд.

Калид ва қулф

Якум ба механизми исботшудаи ферментӣ асос ёфтааст, вақте ки молекулаи реактивӣ ба холигии молекулаи фермент (маркази фаъол), мисли калиди қулф ворид мешавад. Ҳамин тариқ, онҳо бӯй мекунанд, зеро шакли молекулаҳои онҳо ба холигоҳҳои рӯи ретсепторҳо мувофиқат мекунад ва гурӯҳҳои муайяни атомҳо ба қисмҳои он пайваст мешаванд (ҳамин тавр ферментҳо реактивҳоро мепайванданд).

Хулоса, ин назарияи бӯй аст, ки аз ҷониби биохимики бритониёӣ таҳия шудааст. Ҷон Э. Амура. Ӯ ҳафт бӯи асосиро ҷудо кард: кофур-мушак, гулдор, пудинӣ, эфирӣ, тунд ва пӯсида (боқимонда комбинатсияи онҳост). Молекулаҳои пайвастагиҳое, ки бӯи шабеҳ доранд, низ сохтори шабеҳ доранд, масалан, онҳо, ки шакли курашакл доранд, мисли кофур бӯй мекунанд ва ба пайвастагиҳои бӯи нохуш сулфур дохил мешаванд.

Назарияи сохторӣ муваффақ шуд ​​- масалан, он фаҳмонд, ки чаро мо пас аз муддате бӯйро қатъ мекунем. Ин ба бастани ҳама ретсепторҳо аз ҷониби молекулаҳои бӯи додашуда вобаста аст (чунон ки дар мавриди ферментҳо, ки аз ҳад зиёди субстратҳо ишғол шудаанд). Аммо ин назария на ҳама вақт тавонист робитаи байни сохтори химиявии пайвастагиҳо ва бӯи онро барқарор кунад. Вай пеш аз ба даст овардани он бӯи моддаро бо эҳтимоли кофӣ пешгӯӣ карда натавонист. Вай инчунин бӯи шадиди молекулаҳои хурд ба монанди аммиак ва сулфиди гидрогенро шарҳ дода натавонист. Ислоххое, ки Амур ва ворисони у ворид кардаанд (аз чумла зиёд кардани микдори маззахои асосй) хамаи камбудихои назарияи структуренро бартараф накарданд.

молекулаҳои ларзиш

Атомҳои молекулаҳо пайваста ларзиш мекунанд, пайвандҳои байни худ дароз мекунанд ва мепечанд ва ҳаракат ҳатто дар ҳарорати мутлақи сифр қатъ намешавад. Молекулаҳо энергияи ларзишро, ки асосан дар диапазони инфрасурх радиатсия ҷойгиранд, ба худ мегиранд. Ин фактро дар спектроскопияи ИФ, ки яке аз усулхои асосии муайян кардани сохти молекулахо мебошад, истифода бурданд - ду пайвастагихои гуногун бо спектри якхелаи ИФ мавчуд нестанд (ба гайр аз изомерхои ба ном оптики).

Эҷодкорон назарияи ларзиши бӯй (Ҷ. М. Дайсон, Р. Ҳ. Райт) робитаи байни басомади ларзиш ва бӯи даркшударо ёфт. Вибрация бо резонанс боиси ларзиши молекулаҳои ретсепторӣ дар эпителияи бӯй мегардад, ки сохтори онҳоро тағир дода, ба майна импулси асаб мефиристад. Тахмин карда мешуд, ки тақрибан бист намуди ретсепторҳо вуҷуд доранд ва аз ин рӯ, ҳамон миқдори хушбӯйҳои асосӣ вуҷуд доранд.

Дар солҳои 70-ум ҷонибдорони ҳарду назария (ларзиш ва сохторӣ) бо ҳам рақобати шадид доштанд.

Вибрионистҳо масъалаи бӯи молекулаҳои хурдро бо он шарҳ доданд, ки спектрҳои онҳо ба порчаҳои спектрҳои молекулаҳои калонтаре, ки бӯи якхела доранд, шабоҳат доранд. Аммо, онҳо натавонистанд шарҳ диҳанд, ки чаро баъзе изомерҳои оптикии дорои спектрҳои якхела бӯи тамоман гуногун доранд (4).

4. Изомерҳои оптикии карвон: навъи S бӯи зира, навъи R бӯи пудинагӣ дорад.

Структуралистҳо ин ҳақиқатро ба осонӣ шарҳ доданд - ретсепторҳо, ки ҳамчун ферментҳо амал мекунанд, ҳатто чунин фарқиятҳои ночизи байни молекулаҳоро эътироф мекунанд. Назарияи ларзиш инчунин қувваи бӯйро пешгӯӣ карда наметавонист, ки пайравони назарияи Cupid онро бо қувваи пайвастшавии интиқолдиҳандагони бӯй ба ретсепторҳо шарҳ доданд.

Ӯ кӯшиш кард, ки вазъиятро наҷот диҳад Л.ТориноБа он ишора мекунад, ки эпителияи бӯй мисли микроскопи нақби сканер (!) амал мекунад. Ба гуфтаи Турин, электронҳо дар байни қисмҳои ретсептор вақте ҷараён мегиранд, ки дар байни онҳо порчаи молекулаи хушбӯй бо басомади муайяни ларзишҳои ларзиш мавҷуд аст. Таѓйироти ба вуљудомада дар сохтори ретсептор боиси интиќоли импулси асаб мегардад. Бо вуҷуди ин, тағир додани Турин ба бисёр олимон хеле исрофкорӣ менамояд.

Домҳо

Биологияи молекулӣ низ талош кардааст асрори бӯйҳоро ифшо кунад ва ин кашфиёт борҳо барандаи ҷоизаи Нобел шудааст. Ресепторҳои бӯи одам як оилаи тақрибан ҳазор сафедаи гуногун мебошанд ва генҳое, ки барои синтези онҳо масъуланд, танҳо дар эпителияи бӯй (яъне дар он ҷое, ки лозим аст) фаъоланд. Протеинҳои ретсепторӣ аз занҷири спиралии аминокислотаҳо иборатанд. Дар тасвири дӯзандагӣ, занҷири сафедаҳо мембранаи ҳуҷайраро ҳафт маротиба сӯрох мекунад, аз ин рӯ чунин ном дорад: ретсепторҳои ҳуҷайраи трансмембрании ҳафт-спирал ,

Фрагментхои берун аз хучайра баромада домеро ба вучуд меоранд, ки ба он молекулахои сохти мувофик афтида метавонанд (5). Дар макони ресептор як сафедаи мушаххаси навъи G пайваст шуда, дар дохили ҳуҷайра ғарқ мешавад.Ҳангоме ки молекулаи бӯй дар дом афтодааст, протеини G фаъол мешавад ва хориҷ мешавад ва дар ҷои он протеини Г-и дигар пайваст мешавад. ки фаъол шуда, дубора озод мешавад ва гайра Давра такрор мешавад, то он даме, ки молекулаи хушбуи ба он пайвастшуда тавассути ферментхое, ки доимо сатхи эпителияи бӯйро тоза мекунанд, хориҷ карда шавад ё шикаста шавад. Ресептор метавонад ҳатто садҳо молекулаҳои сафедаи G-ро фаъол созад ва чунин омили баланд бардоштани сигнал ба он имкон медиҳад, ки ҳатто ба миқдори зиёди хушбӯйҳо ҷавоб диҳад (6). Протеини фаъолшудаи G як давраи реаксияҳои кимиёвиро оғоз мекунад, ки боиси фиристодани импулси асаб мегардад.

5. Ресептори бӯй ба ҳамин монанд аст - протеини 7TM.

Тавсифи дар боло зикршуда дар бораи фаъолияти ретсепторҳои бӯй ба он чизе, ки дар назарияи сохторӣ оварда шудааст, монанд аст. Азбаски пайвастагии молекулаҳо ба амал меояд, метавон гуфт, ки назарияи ларзиш низ қисман дуруст буд. Дар таърихи илм бори аввал нест, ки назарияхои пештара тамоман хато набуда, ба вокеият оддй наздик мешуданд.

6. Бинии одам ҳамчун детектори пайвастагиҳо ҳангоми таҳлили омехтаҳои аз ҷиҳати хроматографӣ ҷудошуда.

Чаро чизе бӯй мекунад?

бӯйҳо нисбат ба намудҳои ретсепторҳои бӯй зиёданд, яъне молекулаҳои бӯй дар як вақт якчанд сафедаҳои гуногунро фаъол мекунанд. дар асоси тамоми пайдарпаии сигналҳои аз ҷойҳои муайян дар лампаи бӯй меояд. Азбаски хушбӯйҳои табиӣ ҳатто зиёда аз сад пайвастагиҳоро дар бар мегиранд, кас душвории раванди эҷоди эҳсоси бӯйро тасаввур кардан мумкин аст.

Хуб, аммо чаро чизе бӯи хуб дорад, чизи нафратовар ва чизе тамоман не?

Савол нимфалсафӣ аст, аммо қисман ҷавоб дода шудааст. Мағзи сар барои дарки бӯй масъул аст, ки рафтори одамон ва ҳайвонотро назорат мекунад, таваҷҷӯҳи онҳоро ба бӯйҳои форам равона мекунад ва аз ашёҳои бадбӯй огоҳ мекунад. Бӯи дилфиреб пайдо мешавад, аз ҷумла, эфирҳои дар аввали мақола зикршуда аз меваҳои пухташуда хориҷ карда мешаванд (бинобар ин онҳо сазовори хӯрдан мебошанд) ва пайвастагиҳои сулфур аз пасмондаҳои пӯсидашуда озод мешаванд (беҳтараш аз онҳо дур мондан).

Ҳаво бӯй намедиҳад, зеро он заминаест, ки дар он бӯйҳо паҳн мешаванд: аммо миқдори зиёди NH3 ё H₂S, ва ҳисси бӯи мо бонги изтироб хоҳад дод. Ҳамин тариқ, дарки бӯй сигнали таъсири омили муайян мебошад. муносибат ба намуд.

Бӯи идҳои дарпешистода чӣ гуна аст? Ҷавоб дар расм (7) нишон дода шудааст.

7. Бӯи Мавлуди Исо: дар тарафи чап, накҳати занҷабил (зингерон ва гингерол), дар тарафи рост, арчаҳои солинавӣ (борнилацетат ва ду навъи пинен).