केमिस्टको नाक छ
तलको लेखमा, हामी रसायनज्ञको आँखाबाट गन्धको समस्यालाई हेर्नेछौं - आखिर, उसको नाक दैनिक आधारमा प्रयोगशालामा काममा आउनेछ।
1. मानव नाकको भित्रीपन - नाक गुहा भन्दा माथि मोटो हुनु भनेको घ्राण बल्ब हो (लेखक: विकिमीडिया/Opt1cs)।
हामी भावनाहरू साझा गर्न सक्छौं शारीरिक (दृश्य, श्रवण, स्पर्श) र तिनीहरूको प्राथमिक रासायनिकअर्थात् स्वाद र गन्ध। पहिलेका लागि, कृत्रिम एनालॉगहरू पहिले नै सिर्जना गरिएको छ (प्रकाश-संवेदनशील तत्वहरू, माइक्रोफोनहरू, टच सेन्सरहरू), तर पछिल्लोले अझैसम्म वैज्ञानिकहरूको "ग्लास र आँखा" लाई आत्मसमर्पण गरेका छैनन्। तिनीहरू अरबौं वर्ष पहिले सिर्जना गरिएका थिए जब पहिलो कक्षहरूले वातावरणबाट रासायनिक संकेतहरू प्राप्त गर्न थाले।
गन्ध अन्ततः स्वादबाट अलग हुन्छ, यद्यपि यो सबै जीवहरूमा हुँदैन। जनावर र बिरुवाहरू लगातार आफ्नो वरपर सुँघ्छन्, र यस तरिकाले प्राप्त जानकारी यो पहिलो नजर मा देखिने भन्दा धेरै महत्त्वपूर्ण छ। मानिसहरु सहित, दृश्य र श्रवण शिक्षार्थीहरु को लागी पनि।
घ्राण रहस्य
जब तपाइँ सास लिनुहुन्छ, हावाको धारा नाकमा पुग्छ र अगाडि बढ्नु अघि, एक विशेष तन्तुमा प्रवेश गर्दछ - घ्राण एपिथेलियम धेरै सेन्टिमिटर आकारमा।2। यहाँ तंत्रिका कोशिकाहरूको अन्त्यहरू छन् जसले गन्ध उत्तेजनाहरू कब्जा गर्दछ। रिसेप्टरहरूबाट प्राप्त संकेत मस्तिष्कको घ्राण बल्बमा जान्छ, र त्यहाँबाट मस्तिष्कको अन्य भागहरूमा (1)। औंलाको टुप्पोमा प्रत्येक प्रजातिको लागि विशिष्ट सुगन्ध ढाँचाहरू छन्। एक मानिसले ती मध्ये 10 लाई चिन्न सक्छ, र अत्तर उद्योगमा प्रशिक्षित पेशेवरहरूले धेरैलाई चिन्न सक्छन्।
गन्धले शरीरमा प्रतिक्रियाहरू निम्त्याउँछ, दुबै सचेत (उदाहरणका लागि, तपाईं खराब गन्धमा चकित हुनुहुन्छ) र अवचेतन। मार्केटरहरूले इत्र संघहरूको सूची प्रयोग गर्छन्। तिनीहरूको विचार नयाँ वर्षको पूर्व अवधिमा क्रिसमस रूख र जिंजरब्रेडको सुगन्धको साथ पसलहरूमा हावालाई स्वाद दिने हो, जसले सबैमा सकारात्मक भावनाहरू निम्त्याउँछ र उपहारहरू किन्न इच्छा बढाउँछ। त्यसै गरी, खानाको गन्धमा ताजा रोटीको गन्धले तपाईंको र्याल तपाईंको मुखमा झर्छ र तपाईंले टोकरीमा थप राख्नुहुनेछ।
2. क्याम्फर अक्सर न्यानो मलम मा प्रयोग गरिन्छ। विभिन्न संरचना भएका तीन यौगिकहरूको आफ्नै गन्ध छ।
तर के कारणले दिइएको पदार्थले यो कारण बनाउँछ, र अर्को होइन, घ्राण संवेदना?
घ्राण स्वादको लागि, पाँच आधारभूत स्वादहरू स्थापित गरिएको छ: नुन, मीठो, तितो, खट्टा, औंस (मासु) र जिब्रोमा रिसेप्टर प्रकारहरूको समान संख्या। गन्धको मामलामा, यो पनि थाहा छैन कि कतिवटा आधारभूत सुगन्धहरू अवस्थित छन्, वा तिनीहरू अवस्थित छन् कि छैनन्। अणुहरूको ढाँचाले निश्चित रूपमा गन्ध निर्धारण गर्दछ, तर किन समान संरचना भएको यौगिकहरू पूर्ण रूपमा फरक (2), र पूर्ण रूपमा भिन्न - समान (3) गन्ध छन्?
3. बायाँमा रहेको कम्पाउन्डले कस्तुरी (अत्तरको सामग्री) जस्तै गन्ध दिन्छ, र दायाँमा - संरचनामा लगभग समान - कुनै गन्ध छैन।
किन धेरै एस्टरहरू सुखद गन्ध गर्छन्, तर सल्फर यौगिकहरू अप्रिय हुन्छन् (यस तथ्यलाई व्याख्या गर्न सकिन्छ)? केहि निश्चित गन्धहरु को लागी पूर्णतया असंवेदनशील हुन्छन्, र सांख्यिकीय रूपमा महिलाहरु को पुरुषहरु को तुलना मा अधिक संवेदनशील नाक छ। यसले आनुवंशिक अवस्थाहरूको सुझाव दिन्छ, अर्थात्। रिसेप्टर्स मा विशिष्ट प्रोटीन को उपस्थिति।
जे भए पनि, त्यहाँ जवाफहरू भन्दा धेरै प्रश्नहरू छन्, र सुगन्धको रहस्यहरू व्याख्या गर्न धेरै सिद्धान्तहरू विकसित गरिएका छन्।
चाबी र ताला
पहिलो एक प्रमाणित इन्जाइम्याटिक मेकानिज्ममा आधारित छ, जब एक अभिकर्मक अणु इन्जाइम अणु (सक्रिय केन्द्र) को गुहामा प्रवेश गर्दछ, तालाको चाबी जस्तै। यसरी, तिनीहरू गन्ध गर्छन् किनभने तिनीहरूको अणुहरूको आकार रिसेप्टरहरूको सतहमा गुफाहरूसँग मेल खान्छ, र परमाणुहरूको केही समूहहरू यसको भागहरूमा बाँध्छन् (त्यसै गरी इन्जाइमहरूले अभिकर्मकहरूलाई बाँध्न्छन्)।
छोटकरीमा भन्ने हो भने, यो एक ब्रिटिश बायोकेमिस्ट द्वारा विकसित गन्धको सिद्धान्त हो। जोन ई. अमुरिया। उनले सातवटा मुख्य सुगन्धहरू बाहिर निकाले: कपूर-कस्तुरी, पुष्प, पुदिना, ईथरेल, मसालेदार र पुट्रिड (बाँकी तिनीहरूका संयोजन हुन्)। समान गन्ध भएका यौगिकहरूको अणुहरूको पनि समान संरचना हुन्छ, उदाहरणका लागि, गोलाकार आकारको गन्धमा कपूर जस्तै, र अप्रिय गन्ध भएका यौगिकहरूमा सल्फर समावेश हुन्छ।
संरचनात्मक सिद्धान्त सफल भएको छ - उदाहरणका लागि, यसले हामीले केही समयपछि गन्ध आउन बन्द गर्ने कारण बताएको छ। यो दिइएको गन्ध बोक्ने अणुहरू द्वारा सबै रिसेप्टरहरू अवरुद्ध हुनुको कारण हो (जस्तै सब्सट्रेटहरूको अतिरिक्त द्वारा कब्जा गरिएको इन्जाइमहरूको मामलामा)। तथापि, यो सिद्धान्त सधैं एक यौगिक को रासायनिक संरचना र यसको गन्ध बीच सम्बन्ध स्थापित गर्न सक्षम थिएन। उसले यसलाई प्राप्त गर्नु अघि पर्याप्त सम्भावनाको साथ पदार्थको गन्धको भविष्यवाणी गर्न असमर्थ थियो। उनी अमोनिया र हाइड्रोजन सल्फाइड जस्ता साना अणुहरूको तीव्र गन्धको व्याख्या गर्न पनि असफल भइन्। अमुर र उनका उत्तराधिकारीहरू (आधार स्वादहरूको संख्यामा वृद्धि सहित) द्वारा गरिएका संशोधनहरूले संरचनात्मक सिद्धान्तका सबै कमजोरीहरूलाई हटाउन सकेनन्।
कम्पन अणुहरू
अणुहरूमा भएका परमाणुहरू निरन्तर कम्पन हुन्छन्, तान्छन् र बन्धनहरू आपसमा झुकाउँछन्, र आन्दोलन निरपेक्ष शून्य तापक्रममा पनि रोक्दैन। अणुहरूले कम्पन ऊर्जा अवशोषित गर्दछ, जुन मुख्यतया विकिरणको इन्फ्रारेड दायरामा हुन्छ। यो तथ्य आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपीमा प्रयोग गरिएको थियो, जुन अणुहरूको संरचना निर्धारण गर्ने मुख्य विधिहरू मध्ये एक हो - त्यहाँ एउटै आईआर स्पेक्ट्रम (तथाकथित अप्टिकल आइसोमरहरू बाहेक) सँग कुनै दुई फरक यौगिकहरू छैनन्।
सिर्जनाकर्ताहरू गन्धको कम्पन सिद्धान्त (J.M. Dyson, R.H. राइट) कम्पनहरूको आवृत्ति र कथित गन्ध बीचको लिङ्कहरू फेला पारियो। अनुनाद द्वारा कम्पनले घ्राण एपिथेलियममा रिसेप्टर अणुहरूको कम्पन निम्त्याउँछ, जसले तिनीहरूको संरचना परिवर्तन गर्छ र मस्तिष्कमा तंत्रिका आवेग पठाउँछ। यो अनुमान गरिएको थियो कि त्यहाँ लगभग बीस प्रकारका रिसेप्टरहरू थिए र यसैले, आधारभूत सुगन्धहरूको समान संख्या।
70 को दशकमा, दुवै सिद्धान्तहरू (कम्पन र संरचनात्मक) को समर्थकहरूले एकअर्कासँग कडा प्रतिस्पर्धा गरे।
भाइब्रिओनिस्टहरूले साना अणुहरूको गन्धको समस्या यस तथ्यद्वारा व्याख्या गरे कि तिनीहरूको स्पेक्ट्रा ठूला अणुहरूको स्पेक्ट्राका टुक्राहरू जस्तै समान गन्ध छन्। यद्यपि, तिनीहरू व्याख्या गर्न असमर्थ थिए किन एउटै स्पेक्ट्रासँग केही अप्टिकल आइसोमरहरू पूर्ण रूपमा फरक गन्ध छन् (4)।
4. कार्भोनको अप्टिकल आइसोमर: ग्रेड एस जीरा जस्तै गन्ध, ग्रेड R पुदिना जस्तै गन्ध।
संरचनावादीहरूले सजिलैसँग यस तथ्यलाई व्याख्या गरे - रिसेप्टरहरू, इन्जाइमहरू जस्तै कार्य गर्ने, अणुहरू बीचको यस्तो सूक्ष्म भिन्नताहरू पनि पहिचान गर्दछ। कम्पन सिद्धान्तले पनि गन्धको शक्तिको भविष्यवाणी गर्न सकेन, जुन कामदेवको सिद्धान्तका अनुयायीहरूले रिसेप्टरहरूमा गन्ध वाहकहरूको बन्धनको बलद्वारा व्याख्या गरे।
परिस्थिति जोगाउने प्रयास गरे एल टोरिनोघ्राण एपिथेलियमले स्क्यानिङ टनेलिङ माइक्रोस्कोप (!) जस्तै काम गर्छ भनी सुझाव दिन्छ। टुरिनका अनुसार, रिसेप्टरका भागहरू बीच इलेक्ट्रोनहरू प्रवाह हुन्छन् जब त्यहाँ कम्पन कम्पनको निश्चित आवृत्तिको साथ तिनीहरूको बीचमा सुगन्ध अणुको टुक्रा हुन्छ। रिसेप्टरको संरचनामा नतिजा परिवर्तनहरूले तंत्रिका आवेगको प्रसारणको कारण बनाउँछ। यद्यपि, टुरिनको परिमार्जन धेरै वैज्ञानिकहरूलाई असाधारण लाग्छ।
जाल
आणविक जीवविज्ञानले पनि गन्धको रहस्य खोल्ने प्रयास गरेको छ, र यो खोजलाई धेरै पटक नोबेल पुरस्कार प्रदान गरिएको छ। मानव गन्ध रिसेप्टरहरू लगभग एक हजार विभिन्न प्रोटीनहरूको परिवार हो, र तिनीहरूको संश्लेषणको लागि जिम्मेवार जीनहरू केवल घ्राण एपिथेलियममा सक्रिय हुन्छन् (अर्थात, जहाँ यो आवश्यक छ)। रिसेप्टर प्रोटीन एमिनो एसिड को एक हेलिकल श्रृंखला मिलेर बनेको छ। स्टिच स्टिच छविमा, प्रोटीनको श्रृंखलाले कोष झिल्लीलाई सात पटक छेड्छ, त्यसैले नाम: सात-हेलिक्स ट्रान्समेम्ब्रेन सेल रिसेप्टर्स ()।
सेल बाहिर फैलिएको टुक्राहरूले एउटा जाल सिर्जना गर्दछ जसमा सम्बन्धित संरचना भएका अणुहरू खस्न सक्छन् (5)। एक विशिष्ट G-प्रकारको प्रोटिन रिसेप्टरको साइटमा संलग्न हुन्छ, कोशिका भित्र डुबेको हुन्छ। जब गन्धको अणु जालमा कैद हुन्छ, G-protein सक्रिय हुन्छ र छोडिन्छ, र अर्को G-protein यसको स्थानमा जोडिन्छ, जुन सक्रिय हुन्छ र पुन: रिलिज हुन्छ, आदि। घ्राण एपिथेलियमको सतहलाई निरन्तर सफा गर्ने इन्जाइमहरूद्वारा बाँधिएको सुगन्ध अणु रिलीज वा नष्ट नभएसम्म चक्र दोहोरिन्छ। रिसेप्टरले धेरै सय जी-प्रोटिन अणुहरू पनि सक्रिय गर्न सक्छ, र यस्तो उच्च संकेत प्रवर्धन कारकले यसलाई स्वादको मात्रा पनि ट्रेस गर्न प्रतिक्रिया दिन अनुमति दिन्छ (6)। सक्रिय जी-प्रोटिनले रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको चक्र सुरु गर्छ जसले तंत्रिका आवेग पठाउन नेतृत्व गर्दछ।
5. यो गन्ध रिसेप्टर जस्तो देखिन्छ - प्रोटीन 7TM।
घ्राण रिसेप्टर्सको कार्यको माथिको विवरण संरचनात्मक सिद्धान्तमा प्रस्तुत गरिएको जस्तै छ। चूंकि अणुहरूको बाइन्डिङ हुन्छ, यो तर्क गर्न सकिन्छ कि कम्पन सिद्धान्त पनि आंशिक रूपमा सही थियो। विज्ञानको इतिहासमा यो पहिलो पटक होइन कि पहिलेका सिद्धान्तहरू पूर्ण रूपमा गलत थिएनन्, तर वास्तविकतामा पुगेका थिए।
6. मानव नाक तिनीहरूको क्रोमेटोग्राफिक रूपमा अलग गरिएको मिश्रणहरूको विश्लेषणमा यौगिकहरूको डिटेक्टरको रूपमा।
किन केहि गन्ध आउँछ?
त्यहाँ घ्राण रिसेप्टर्सका प्रकारहरू भन्दा धेरै गन्धहरू छन्, जसको मतलब गन्ध अणुहरूले एकै समयमा धेरै फरक प्रोटीनहरू सक्रिय गर्दछ। घ्राण बल्बमा निश्चित स्थानहरूबाट आउने संकेतहरूको सम्पूर्ण अनुक्रममा आधारित। प्राकृतिक सुगन्धमा सयभन्दा बढी यौगिकहरू हुने भएकोले, घ्राण संवेदना सिर्जना गर्ने प्रक्रियाको जटिलता कल्पना गर्न सकिन्छ।
ठीक छ, तर किन केहि राम्रो गन्ध आउँछ, केहि घिनलाग्दो, र केहि पनि छैन?
प्रश्न आधा दार्शनिक छ, तर आंशिक रूपमा जवाफ। मस्तिष्क गन्धको धारणाको लागि जिम्मेवार छ, जसले मानव र जनावरहरूको व्यवहारलाई नियन्त्रण गर्दछ, उनीहरूको रुचिलाई सुखद गन्धमा निर्देशित गर्दछ र खराब गन्धका वस्तुहरू विरुद्ध चेतावनी दिन्छ। लोभ्याउने गन्धहरू फेला पर्छन्, अन्य चीजहरू मध्ये, लेखको सुरुमा उल्लेख गरिएका एस्टरहरू पाकेका फलहरू (त्यसैले तिनीहरू खान लायक छन्) द्वारा जारी गरिन्छ, र सल्फर यौगिकहरू सड्ने अवशेषहरूबाट मुक्त हुन्छन् (तिनीहरूबाट टाढा रहनु उत्तम)।
हावाले गन्ध गर्दैन किनभने यो पृष्ठभूमि हो जसको विरुद्ध गन्ध फैलिन्छ: यद्यपि, NH3 वा H को मात्रा ट्रेस गर्नुहोस्।2S, र हाम्रो गन्धको भावनाले अलार्म बजाउनेछ। यसैले, गन्ध को धारणा एक निश्चित कारक को प्रभाव को संकेत हो। प्रजाति संग सम्बन्ध.
आगामी बिदाहरू कस्तो सुगन्धित छन्? जवाफ चित्रमा देखाइएको छ (7)।
7. क्रिसमसको गन्ध: बाँयामा, जिंजरब्रेड स्वादहरू (जिङ्गरोन र जिङ्गेरोल), दायाँमा, क्रिसमस रूखहरू (बोर्नाइल एसीटेट र पाइनिनका दुई प्रकारहरू)।
