קולטנים כימיים: מערכות סיווג וכימוסנסורי - ביולוגיה - 2025

Chemoreceptor הוא חיישן הסלולר המתמחה באיתור המרת אותות כימיים - באה מבפנים והן מחוץ לגוף - לאותות ביולוגיים כי יתפרשו על ידי המוח.

קולטנים כימיים אחראים לחושי הריח והטעם שלנו. קולטנים אלה לוקחים את האותות הכימיים הללו והופכים אותם לאות למוח.

תפיסת הריחות מתווכת על ידי קולטנים כימיים.
מקור: pixabay.com

באופן דומה, תפקודים ביולוגיים מכריעים, כמו פעימות לב ונשימה, נשלטים על ידי קולטנים כימיים המגלים מולקולות הקשורות לתהליכים אלה, כמו כמות פחמן דו חמצני, חמצן, וחומציות הדם.

היכולת לתפוס אותות כימיים היא בכל מקום בממלכת בעלי החיים. במיוחד אצל בני אדם, קולטנים כימיים אינם רגישים כמו אצל יונקים אחרים. במהלך האבולוציה איבדנו את היכולת לתפוס גירויים כימיים הקשורים לריח וטעם.

כמה אורגניזמים פשוטים יותר שאינם מטאזונים, כמו חיידקים ופרוטוזות קטנות, מסוגלים להעלות גירויים כימיים בסביבתם.

מהו מקלט?

קולטן הוא מולקולה המעוגנת לקרום הפלזמה של התאים שלנו. יש להם את היכולת לזהות מולקולות אחרות עם ספציפיות גבוהה מאוד. על ידי זיהוי המולקולה המצוינת - המכונה הליגנד - מופעלת סדרת תגובות שתעביר מסר ספציפי למוח.

יש לנו את היכולת לתפוס את הסביבה שלנו, שכן לתאים שלנו יש מספר משמעותי של קולטנים. אנו יכולים להריח ולטעום אוכל בזכות קולטנים כימיים הנמצאים באברי החישה של הגוף.

מִיוּן

באופן כללי, קולטנים כימיים מסווגים לארבע קטגוריות: קולטנים כימיים כלליים, פנימיים, מגעיים וריח הריח. האחרונים ידועים גם ככימורצפטורים למרחקים. נתאר כל סוג להלן:

קולטנים כימיים כלליים

לקולטנים אלה אין את היכולת להבחין והם נחשבים לחסרי רגישות יחסית. כאשר הם מעוררים הם מייצרים סדרה של תגובות מהסוג המגן לגוף.

לדוגמה, אם אנו מגרים את עורו של בעל חיים בכימיקלים אגרסיביים כלשהם העלולים לפגוע בו, התגובה תהיה בריחה מיידית מהמקום ולמנוע את גירוי השלילי להמשיך.

קולטנים כימיים פנימיים

כפי שמשתמע משמם, הם אחראים לתגובה לגירויים המתרחשים בגוף.

לדוגמא, ישנם קולטנים ספציפיים לבדיקת ריכוז הגלוקוז בדם, קולטנים במערכת העיכול של בעלי חיים וקולטנים הנמצאים בגוף הקרוטיטי המגיבים לריכוז החמצן בדם.

צרו קשר עם כימורצפטורים

קולטני מגע מגיבים לכימיקלים הקרובים מאוד לגוף. הם מאופיינים בספים גבוהים והליגנדים שלהם הם מולקולות בתמיסה.

על פי העדויות, נראה כי אלה היו הקולטנים הראשונים שהופיעו באבולוציה אבולוציונית, והם הקולטנים הכימוריים היחידים שהחיות הפשוטות ביותר קיימות.

הם קשורים להתנהגות האכלה של בעלי חיים. לדוגמה, הידוע ביותר עם קולטנים הקשורים לחוש הטעם בחוליות. הם ממוקמים בעיקר באזור הפה, מכיוון שזה האזור בו מתקבלים אוכל.

קולטנים אלה יכולים להבחין בין האיכות לכאורה של המזון, לייצר תגובות של קבלה או דחייה.

קולטנים כימיים או ריחניים

קולטני ריח הם הרגישים ביותר לגירויים ויכולים להגיב לחומרים שנמצאים במרחק.

בבעלי חיים החיים בסביבות אוויריות קל להבחין בהבחנה בין קולטני מגע למרחק. הכימיקלים המועברים באוויר הם אלו שמצליחים לעורר את קולטני הריח, ואילו הכימיקלים המומסים בנוזלים מעוררים את המגעים.

עם זאת, נראה כי הגבול בין שני הקולטנים מפוזר, מכיוון שישנם חומרים המעוררים את הקולטנים מרחוק ויש להמיסם בשלב נוזלי.

המגבלות נראות מוגדרות עוד יותר אצל בעלי חיים החיים במערכות אקולוגיות מימיות. במקרים אלה כל הכימיקלים יתמוססו במדיום מימי. עם זאת, בידול קולטן עדיין מועיל, שכן אורגניזמים אלה מגיבים באופן דיפרנציאלי לגירויים קרובים ורחוקים.

מערכות כימוסנסוריות

ברוב היונקים קיימות שלוש מערכות כימוזנסוריות נפרדות, שכל אחת מהן מוקדשת לגילוי קבוצה מסוימת של כימיקלים.

רֵיחַ

אפיתל הריח מורכב משכבה צפופה של נוירונים חושיים הנמצאים בחלל האף. כאן אנו מוצאים כאלף קולטני ריח שונים אשר מקיימים אינטראקציה עם המגוון הרחב של חומרים נדיפים הקיימים בסביבה.

טַעַם

בלוטות טעם

כימיקלים לא נדיפים נתפסים בצורה שונה. תחושת התפיסה של האוכל מורכבת מארבע או חמש תכונות טעם. "איכויות" אלה נקראות בדרך כלל טעמים, וכוללות מתוק, מלוח, חמוץ, מריר ואומאמי. האחרון אינו פופולרי במיוחד וקשור לטעם הגלוטמט.

טעמים מתוקים ואוממיים - המתאימים לסוכרים וחומצות אמינו - קשורים להיבטים התזונתיים של המזון, ואילו טעמים חומציים קשורים להתנהגויות של דחייה, מכיוון שרוב התרכובות בעלות טעם זה רעילים ליונקים. .

התאים האחראיים לתפיסת הגירויים הללו נמצאים קשורים לבלוטות הטעם - אצל בני אדם הם ממוקמים על הלשון ובגב הפה. בלוטות הטעם מכילות 50 עד 120 תאים הקשורים לטעם.

איבר Vomeronasal

איבר הווומרונאסל הוא המערכת הכימוסנסורית השלישית והיא מתמחה באיתור פרומונים - עם זאת, לא כל הפרומונים מתגלים על ידי מערכת זו.

לאיבר הווומרונאסלי יש איכויות המזכירות הן את חוש הטעם והן את הריח.

מבחינה אנטומית זה דומה לריח, מכיוון שיש בו התאים המבטאים את הקולטנים הם נוירונים והם מקרינים ישירות למוח. לעומת זאת, התאים המחזיקים בקולטנים על הלשון אינם נוירונים.

עם זאת, האיבר הווומרונאסאלי תופס כימיקלים לא נדיפים באמצעות מגע ישיר, באותה דרך בה אנו תופסים את טעם המזון דרך מערכת הטעם.

הפניות

1. פהר, ג'יי ג'יי (2017). פיזיולוגיה אנושית כמותית: מבוא. עיתונות אקדמית.
2. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. (2016). פיזיולוגיה של בעלי חיים 2. עורך ארמד.
3. Matsunami, H., & Amrein, H. (2003). טעם ותפיסת פרומון אצל יונקים וזבובים. ביולוגיה בגנום, 4 (7), 220.
4. Mombaerts, P. (2004). גנים וליגנדים לקולטני ריח, ווומרונאסל וטעם. מדעי הטבע מדעי המוח, 5 (4), 263.
5. Raufast, LP, Mínguez, JB, & Costas, TP (2005). פיזיולוגיה של בעלי חיים. מהדורות אוניברסיט ברצלונה.
6. וולדמן, SD (2016). ביקורת על כאב ספר אלקטרוני. מדעי הבריאות Elsevier.