Chemické smysly - PowerPoint PPT Presentation

chemick smysly n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Chemické smysly PowerPoint Presentation
Download Presentation
Chemické smysly

play fullscreen
1 / 82
Chemické smysly
229 Views
Download Presentation
emile
Download Presentation

Chemické smysly

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Chemické smysly • Chuť • Čich • Vnitřní chemorecepce • Obecný chemický smysl

  2. Chuť • Vnímá chemické látky rozpuštěné ve vodě • Receptory shloučeny v chuťových pohárcích v papilách • Na jazyku • Volně na patře • Člk – 3 typy papil • Houbovitá papila (1-5 pohárků) • Listovitá papila (tisíce pohárků) • Hrazená papila (velké, okrouhlé, tisíce pohárků)

  3. Chuťový pohárek obratlovců Pór Pokožka Mikrovilli Místo trandukce- Podpůrné a bazální buňky nové receptory a trofická funkce Receptory Nerv Aferentní vlákna

  4. Základní modality chuti • Specifická chuť vzniká kombinací základních modalit • Hořko • Slano • Kyselo • Sladko • Topografie • sladko/slano – špička jazyka, • kyselo – laterální části, • hořko – kořen jazyka

  5. Charakteristika • Hořko spojeno s nebezpečnými stimuly • Chemicky heterogenní látky • Sladko – nejsladší pro lidi jsou proteiny thaumatin a monellin • Strukturálně odlišné • 100 000 krát sladší než glukosa • Kyselo – kyseliny • Slano

  6. Chemická transdukce a buněčná biochemie • Odpovědi chemoreceptorů extrémně variabilní • Od přímého působení na iontové kanály • Přes zapojení vnitrobuněčných přenašečů • Bohatá škála neuronálních odpovědí • Využitelné i na jiných úrovních komunikace neuronů

  7. Transdukce chuťových stimulů • Molekuly slané a kyselé chuti • Přímo otvírají iontové kanály receptorů • Molekuly sladké a hořké chuti • Působí prostřednictvím vnitrobuněčného přenašeče • Existují výjimky pro některé hořké chuti • Transdukce aminokyselin – přímo i přes přenašeče

  8. Slaná a kyselá transdukce • Kyseliny pronikají membránou chuťových receptorů přímo bez intervence receptorů • Slano vzniká průchodem iontů přes napěťově nezávislé kationtové kanály • Nevyžaduje přítomnost specifických receptorů

  9. Transdukce na slaných a kyselých receptorech H+ Uzavření kanálu V klidu A K+ Hromadění K+ v ICT Depolarizace B Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ V klidu Na+ Na+ Depolarizace

  10. Sladká transdukce • Navrženy dva mechanismy sladké transdukce • Otevření napěťově nezávislých Na+kanálů • Zavření napěťově nezávislých K+kanálů • Není jasné, zda oba mechanismy mohou existovat na jednom receptoru

  11. Přímý vliv na kanály Receptory řízená iontová pumpa Receptory aktivovaný G protein (gustducin) Uzavření K+kanálů Aktivace Cl- pumpy Aktivace PIP a IP3,zvýšení Ca+a uzavření K+kanálů Inhibice PDE a snížení cAMP hladiny Hořká transdukce Působeni Mechanismus Látka • Barium • Quinin • Strychnin • Denatonium

  12. Hořký ligand Fosfolipáza C (PDC) Receptor G protein (gustducin) PIP2 DAG B – uzavření kanálu – depolariz. K+ IP3 Vnitřní membrána Ca++zásoby Proteinkináza C B Ca++uvolnění DAG=diacylglycerol PIP=fosfatidylinositoldifosfát A - uvolnění mediátoru bez depolarizace

  13. Chuťové dráhy • Chuťové info se nekříží • První synapse na chuťových receptorech • Jedno aferentní vlákno inervuje více receptorů • Vzniká komplexní receptivní pole • Pole se překrývají • Aferentní vlákna vstupují hlavovými VII, IX a X nervy • Druhá synapse je v chuťovém jádře (solitary nuclear complex a parabrachiální jádro mostu) • Pak v thalamu • Kůra • Modality segregovány v průběhu všemi analyzačními centry

  14. Somatosensorická kůra Chuťová oblast I Thalamus Insula Chuťová oblast II Chuťové jádro Prodloužená mícha Chuťový systém člověka

  15. Sacharin NaCl HCl Quinin Parabrachiální jádro Tektum Kůra Mozeček Mozeček Komora Most

  16. Chuťové kódování • 4 separátní kanály pro hlavní chutě existují i v mozkovém kmeni • Separace však není absolutní • Většina receptorů odpovídá na více než jednu látku • Ve směsích jedna látka může modulovat působení látky jiné

  17. Chemosensila bezobratlých Otvůrek na vrchu Sensila Dendrity receptorů Kutikula Dendrity Receptorová lymfa Sůl Cukr Voda Specifické molekuly Podpůrná buňka Smyslový neuron Axony

  18. Čich • Fylogeneticky nejstarší • Emoce a paměť • Receptory odpovídají na diskrétní těkavé látky • Nosní sliznice v nosní dutině • Receptory • Bb podpůrné a bazální

  19. Receptory • Bipolární neurony • Dendrity tvoří cilie, ty zanořeny v mukoze nosní dutiny • Axony končí v čichovém laloku • Zpočátku nemyelinizované, • později tvoří svazky obalené myelinem, • pronikají cribriformní destičkou • Receptory savců kontinuálně obnovovány • Problematika prorůstání axonů

  20. Čichové receptory obratlovců Nerv Receptory Podůrné buňky Cilie Sliznice

  21. Vůně • Komplexní směsi těkavých látek • Kvalita dána přítomností různých látek a jejich poměry • Lipofilní látky málo rozpustné ve vodě • Velká variabilita struktur a funkčních skupin • Společný jmenovatel – nízká molekulová hmnotnost

  22. Transdukce • Vůně nejprve absorbovány mukozou • Přítomnost odorant binding proteinu • Různé teorie o jeho funkci • Interakce vůně s receptorem – depolarizace • G protein • aktivace adenylylcyklázy nebo IP3 • Na+Kanály přímo kontrolovány cAMP • Ca+ + - IP3

  23. Diversifikace vnitřních přenašečů • Vůně mohou aktivovat různé přenašeče • Vede se diskuze, zda jeden receptor může využívat alternativních drah k ovládání iontových kanálů • Receptory nedávno identifikovány • 7 transmembránových smyček • Spřažené s G proteinem • Extrémně citlivé • Jeden receptor exprimuje jeden gen

  24. Čichová transdukce obratlovců Vůně A Adenylylcykláza Na+ Receptor Na+ cAMP G protein ATP Vůně B Fosfolipáza C Receptor Ca++ PIP2 Ca++ IP3 G protein

  25. Ligand Receptor Adenylyl cykláza G protein ATP Fosforylace cAMP PKA Desensitizace čichových receptorů

  26. Rozpoznávání kvality chemického stimulu • Čich a chuť kódují odlišně • Chuť • Identifikuje relativně málo látek • Používá labeled lines • Čich • Identifikace extrémního množství látek • Používá across fiber pattern • Oba systémy principy kombinují

  27. Kódování vůní • Živočichové rozlišují tisíce vůní • Across fiber pattern • Neurony odpovídají na více než jednu látku • Jedna látka je vnímána více než jedním neuronem • U obratlovců se zdá, že čichové neurony tvoří 4 skupiny a 4 odlišné kanály čichové informace jsou odděleny i v čichovém laloku • Identifikace čichových receptorů a genů

  28. Čichové receptory • 1000 genů u člověka a krysy • Bílkoviny se 7 transmembránovými smyčkami • Schopné reagovat s G proteiny • Jeden receptor exprimuje jeden gen • Vůně aktivuje populaci neuronů schopných interakce • Informace je dále vedena jako populační kód • Interpretace ve vyšších mozkových centrech

  29. Čichový lalok člověka Čichový lalok Mitrální buňky Granulární buňky Chomáčkovité buňky Periglomerulární buňky Glomeruly Receptory

  30. Princip čichového kódování – chemotopické uspořádání Mitrální buňky – projekční neurony Kolik glomerulů tolik receptorových typů Glomeruly Receptorové typy

  31. Čichový lalok a glomeruly • Čichové laloky obratlovců, členovců, měkkýšů, červů mají podobnou organizaci –glomeruly (savci - 2000 glomerulů) • Hustě propletená dendritická a axonová zakončení • Buněčné typy : • Receptory • Mitrální buňky – výstup • Chomáčové buňky - výstup • Periglomerulární buňky • Interglomerulární komunikace - inhibiční • Granulární buňky • Nevstupují do glomerulů - inhibiční

  32. Optické zobrazení glomerulární aktivity v čichovém laloku pomocí Ca sensitivního fluorescenčního barviva Amylacetát Limonene Etyl-n-butyrát

  33. Čichový lalok • Konvergence – 5-10 tisíc receptorů • Podnět aktivuje specifickou kombinaci glomerulů • Z glomerulu vychází cca 35 mitrálních a 80 chomáčových buněk • Oscilace projekčních neuronů • Svazování signálů, • přestavba synaptických dendrodendritických recipročních spojů – čichová paměť? • Korové kombinační detektory

  34. Dráhy čichového systému člověka • Čichový nerv • Čichový lalok • Primární čichová kůra (piriformní a entorhinální kůra) • Bez přepojení v THALAMU!! • Důkaz evolučního stáří smyslu • Další projekce do • Limbického systému (vůně – emoce) • Mediodorsálního jádra thalamu • Z thalamu projekce do orbitofrontální kůry(vědomé rozpoznávání vůní)

  35. Čichové mapy • 2 čichové mapy – čichový lalok • Vyšší centra?? • Jak kůra porovnává signály z 1800 glomerulů?

  36. Kalózní těleso Thalamus Čichový lalok Orbitofrontální kůra Mozeček Pyriformní kůra Entorhinální kůra

  37. Pyriformní kůra Entorhinální kůra Orbitofrontální komplex Frontální lalok Z thalamu Do thalamu Čichový lalok Čichový nerv

  38. Vzduch Dendrit A Póry C Tekutina Vzduch Vzduch Pór Nosní dutina Tělo Tekutina Tekutina Axon Čichový neuron hmyzu Tělo Tělo B Axon Axon Čichový neuron obratlovců Čichový neuron červů

  39. Tykadlo švába Dendrity Pór Sensila Kutikula tykadla

  40. Čelní pohled na mozek švába Zrakový lalok Houbovitá tělesa Nerv Tykadlový nerv MGC čichový lalok Glomeruli Jícen

  41. Psychofyzika čichu • Extrémní citlivost • Adaptace • Absence • modalit • slovníku popisující vůně • Klasifikace vůní podle chemických struktur • Některé vůně se při správném smíchání vyruší • Některé vůně voní jinak při různých koncentracích (indol – psí exkrementy v nízkých koncentracích voní květinově) • Schopnost rozpoznávání optických izomerů • Neschopnost rozlišení čisté látky a směsi • Směsi látek nepříjemných mohou dát příjemnou vůni

  42. Somatický smysl • Povrch těla • Bolest, tlak, teplo, chlad, vibrace, šimrání

  43. Somatický smysl - charakteristika • Není soustředěn do specializovaného orgánu • Uvnitř a po celém povrchu těla • 2 anatomické dráhy • 1 mozková oblast • Mediuje více modalit • Kvalita stimulu (měkký, tvrdý, ostrý, horký, studený…) • Lokalizace

  44. Mechanoreceptory savčí kůže Volná zakončení Merkelův komplex SLOW /* SLOW Receptory chlupových váčků Paciniho tělíska FAST FAST Maissnerova tělíska Ruffiniho tělíska FAST SLOW /* ADAPTACE

  45. Merkelův komplex Meissnerovo tělísko Potní žláza Paciniho tělíska Smyslové neurony savčí kůže Receptor chlupového váčku Volná zakončení Neochlupená kůže Ruffiniho tělísko Merkelův komplex Paciniho tělísko Volná zakončení Ochlupená kůže

  46. Mechanoreceptory svalu a šlach Svalové vřeténko Ruffiniho tělísko Svalové vlákno Golgiho šlachové tělísko Paciniho tělísko Šlacha

  47. Somatosensorické receptory obratlovců • Různé aferentní dráhy • Rozdílná rychlost vedení vzruchu • Myelinizované aferenty • Ab - 30-73 m/s (6-12 mm) - dotek, chlad, ostrá bolest • Ad – 5-30 m/s (1-5 mm) – teplo, neohraničená bolest, šimrání • Nemyelinizované aferenty • C – 0,5-2 m/s (0,2-2 mm) • Aferentní signály z vnitřních orgánů • často podvědomá signalizace • Přispívají k vnímání těla v prostoru – kinestéze • Vegetativní NS • Receptory natažení svalů a šlach

  48. Transdukce • Specifické iontové kanály – ukotvené • k cytoskeletu buňky • K externímu skeletu – uhlovodíkové řetězce • Natažením aktivované • Otevírají se na začátku stimulu • Natažením inhibované • Zavírají se na začátku stimulu • Externí struktury „tvarují“ odpověď mechanoreceptoru • Transdukce na volných nervových zakončeních neznám

  49. Vnější lamely Myelinizovaný axon Vnitřní lamely Nemyelinizované nervové zakončení Paciniho tělísko Generátorový potenciál bez obalu Stimulus