LÄMPÖRESEPTORIT: IHMISISSÄ, ELÄIMISSÄ, KASVEISSA - BIOLOGIA - 2026

Thermoreceptors ovat ne reseptorit, jotka on monia elävä organismeista hahmottaa ärsykkeisiin termeistä. Ne eivät ole vain tyypillisiä eläimille, koska kasvien on myös rekisteröitävä ympäröivät ympäristöolosuhteet.

Lämpötilan havaitseminen tai havaitseminen on yksi tärkeimmistä aistitoiminnoista ja usein välttämätöntä lajien säilymiselle, koska se antaa niiden mahdollisuuden reagoida lämpömuutoksiin, jotka ovat tyypillisiä ympäristölle, jossa ne kehittyvät.

Crotalus willardi, jossa toinen kahdesta erottuvasta kallonkuopasta (termoreseptoreista) näkyy nenän ja silmän välillä. Robert S. Simmons.

Hänen tutkimukseensa sisältyy tärkeä osa aistien fysiologiaa, ja eläimissä se alkoi noin vuonna 1882, kiitos kokeiluja, jotka pystyivät yhdistämään lämpöanalyysit ihmisen ihon herkkien kohtien paikallisen stimulaation kanssa.

Ihmisillä on termoreseptoreita, jotka ovat melko spesifisiä lämpöärsykkeiden suhteen, mutta on myös muita, jotka reagoivat sekä “kylmiin” että “kuumiin” ärsykkeisiin, samoin kuin joihinkin kemikaaleihin, kuten kapsaisiini ja mentoli (jotka tuottavat samanlaisia ​​ärsykkeitä). kuumiin ja kylmiin tuntemuksiin).

Monissa eläimissä lämpöreseptorit reagoivat myös mekaanisiin ärsykkeisiin, ja jotkut lajit käyttävät näitä ruoan saamiseksi.

Kasveille fytokromeina tunnettujen proteiinien esiintyminen on välttämätöntä termisen havainnon ja siihen liittyvien kasvuvasteiden kannalta.

Termoseptorit ihmisillä

Ihmisillä, kuten muilla nisäkkäiden eläimillä, on joukko reseptoreita, joiden avulla he voivat paremmin suhtautua ympäristöön ns. Erityisten aistien kautta.

Nämä "reseptorit" eivät ole muuta kuin viimeisiä osia dendriittejä, jotka vastaavat erilaisten ympäristön ärsykkeiden havainnoista ja tällaisen aistitiedon välittämisestä keskushermostoon (aistihermojen "vapaat" osat).

4 Mallit ihmisen aistijärjestelmän rakenteelle (Lähde: Shigeru23 Wikimedia Commonsin kautta)

Nämä reseptorit luokitellaan stimulaation lähteestä riippuen eksteroepseptoreiksi, proprioepseptoreiksi ja interceptoreiksi.

Exteroceptors ovat lähempänä kehon pintaa ja "aistivat" ympäröivän ympäristön. Tyyppejä on useita: ne, jotka havaitsevat esimerkiksi lämpötilan, kosketuksen, paineen, kivun, valon ja äänen, maun ja hajun.

Proprioepseptorit ovat erikoistuneet avaruuteen ja liikkeeseen liittyvien ärsykkeiden välittämiseen kohti keskushermostoa, kun taas reseptorit vastaavat aistosignaalien lähettämisestä kehon elimissä.

Exteroceptors

Tässä ryhmässä on kolmen tyyppisiä erityisiä reseptoreita, joita kutsutaan mekaanisiksi reseptoreiksi, termoreseptoreiksi ja notiseptoreiksi, jotka kykenevät reagoimaan kosketukseen, lämpötilaan ja kipuihin.

Ihmisillä termoreseptoreilla on kyky reagoida 2 ° C: n lämpötilaeroihin, ja ne luokitellaan alaluokkiin lämpöreseptoreiksi, kylmäreseptoreiksi ja lämpötilaherkiksi notkeseptoreiksi.

- Lämpöreseptoreita ei ole tunnistettu oikein, mutta niiden uskotaan vastaavan "paljaita" hermokuitupäätteitä (ei myelinoituneita), jotka kykenevät reagoimaan kohonneeseen lämpötilaan.

- Kylmät termoreseptoreita syntyy myelinoiduista hermopääteistä, jotka haarautuvat ja löytyvät pääasiassa orvaskentästä.

- Nokkosykit ovat erikoistuneet vastaamaan mekaanisesta, termisestä ja kemiallisesta stressistä johtuviin kipuihin; Nämä ovat myelinoituneita hermokuitupäätteitä, jotka ovat haarautuneita orvasketeen.

Termoreseptoreita eläimissä

Eläimet ja ihmiset ovat riippuvaisia ​​myös erityyppisistä reseptoreista havaitsemaan ympäröivän ympäristön. Ero ihmisten lämpöreseptoreiden välillä joidenkin eläinten suhteen on se, että eläimillä on usein reseptoreita, jotka reagoivat sekä lämpö- että mekaanisiin ärsykkeisiin.

Tällainen tapaus on joissain kalojen ja sammakkoeläinten iholla olevissa reseptoreissa, joissakin kissankasvuissa ja apinoissa, jotka kykenevät reagoimaan samankaltaisesti mekaanisiin ja termisiin stimulaatioihin (korkeiden tai matalien lämpötilojen vuoksi).

Selkärangattomissa eläimissä on myös kokeellisesti osoitettu lämminreseptoreiden olemassaolo, mutta yksinkertaisen fysiologisen vasteen erottaminen lämpövaikutuksesta tietyn reseptorin tuottamasta vasteesta ei ole aina helppoa.

Tarkemmin sanottuna "todisteet" osoittavat, että monet hyönteiset ja jotkut äyriäiset kokevat ympäristön lämpövaihteluita. Lechillä on myös erityiset mekanismit lämminveristen isäntien havaitsemiseksi, ja ne ovat ainoat niveljalkaiset selkärangattomat, joissa tämä on osoitettu.

Samoin useat kirjoittajat huomauttavat mahdollisuudesta, että jotkut lämminveristen eläinten ektoparasiitit voivat havaita isäntiensä läsnäolon läheisyydessä, vaikka tätä ei ole tutkittu paljon.

Selkärankaisilla, kuten joillakin käärmelajeilla ja tietyillä veressä imevillä lepakoilla (jotka syövät verta), on infrapunareseptoreita, jotka kykenevät reagoimaan lämminverisen saaliinsa lähettämiin "infrapuna" lämpöärsykkeisiin.

Valokuva verta imevästä ("vampyyri") lepakosta (Lähde: Ltshears Wikimedia Commonsin kautta)

"Vampiiri" -lepakoilla on ne kasvoillaan ja ne auttavat määrittämään ruokana toimivien sorkka- ja kavioeläinten läsnäolon, kun taas "alkeellisilla" boasilla ja joillakin myrkyllisillä krotaliineilla on ne ihollaan, ja nämä ovat vapaita hermoja. ne haarautuvat.

Kuinka ne toimivat?

Lämpöreseptorit toimivat suurin piirtein samalla tavalla kaikissa eläimissä ja he tekevät sen oleellisesti kertoakseen organismille, johon he ovat osa, mitä ympäröivä lämpötila on.

Kuten keskusteltiin, nämä reseptorit ovat oikeasti hermopäätteitä (hermostoon kytkettyjen neuronien päät). Näissä syntyvät sähköiset signaalit kestävät vain muutaman millisekunnin ja niiden taajuus riippuu suuresti ympäristön lämpötilasta ja altistumisesta äkillisille lämpötilan muutoksille.

Jatkuvissa lämpötilaolosuhteissa ihon termoreseptorit ovat jatkuvasti aktiivisia lähettämällä signaaleja aivoille tarvittavien fysiologisten vasteiden tuottamiseksi. Kun uusi ärsyke vastaanotetaan, syntyy uusi signaali, joka voi kestää tai ei keskeyttää sen kestosta riippuen.

Lämpöherkät ionikanavat

Terminen havaitseminen alkaa termoreseptoreiden aktivoitumisesta nisäkkäiden ihon perifeeristen hermojen hermopäätteissä. Terminen ärsyke aktivoi lämpötilariippuvat ionikanavat aksoniterminaalissa, mikä on välttämätöntä ärsykkeen havaitsemiselle ja siirtämiselle.

Nämä ionikanavat ovat proteiineja, jotka kuuluvat kanavaperheeseen, joka tunnetaan nimellä "lämpöherkkiä ionikanavia", ja niiden löytö on mahdollistanut lämpöhavainnon mekanismin selvittämisen syvemmin.

Kylmään tai kuumuuteen reagoivien hermojen molekyylitunnus lämpöherkkien ionikanavien ilmentymisestä riippuen (Lähde: David D. McKemy Wikimedia Commonsin kautta)

Sen tehtävänä on säätää ionien, kuten kalsiumin, natriumin ja kaliumin virtausta lämpöreseptoreihin ja niistä pois, mikä johtaa toimintapotentiaalin muodostumiseen, joka johtaa hermoimpulssiin aivoihin.

Termoreseptoreita kasveissa

Kasveille on myös välttämätöntä pystyä havaitsemaan kaikki ympäristössä tapahtuvat lämpömuutokset ja antamaan vastaus.

Jotkut kasvien lämpöhavainnotutkimukset ovat paljastaneet, että se riippuu usein kasvukromeiksi kutsuttuista proteiineista, jotka myös osallistuvat korkeampien kasvien monien fysiologisten prosessien hallintaan, mukaan lukien taimien itävyys ja kehitys, kukinnan jne.

Kasvukromilla on tärkeä merkitys säteilytyyppien määrittämisessä, joille kasvit altistuvat ja kykenevät toimimaan molekyylisinä ”kytkiminä”, jotka kytkeytyvät suoraan valoon (suuressa osassa punaista ja sinistä valoa) tai jotka sammuvat varjossa (suuri osuus ”kaukana punaisesta” säteilystä).

Kaavioesitys aktiivisesta (Pr) ja inaktiivisesta (Pfr) fytokromista (Lähde: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de Wikimedia Commonsin kautta)

Joidenkin fytokromien aktivointi edistää “kompakti” kasvua ja estää pidentymistä toimimalla näihin prosesseihin osallistuvien geenien transkriptiotekijöinä.

On kuitenkin osoitettu, että joissain tapauksissa fytokromien aktivointi tai inaktivointi voi olla riippumaton säteilystä (punainen tai kaukana punainen valo), joka tunnetaan nimellä “tumma käänteinen reaktio”, jonka nopeus ilmeisesti riippuu lämpötila.

Korkeat lämpötilat edistävät joidenkin fytokromien nopeaa inaktivoitumista, aiheuttaen niiden lopettamisen toimimasta transkriptiotekijöinä, edistäen kasvua pidentymisen kautta.

Viitteet

1. Brusca, RC, ja Brusca, GJ (2003). Selkärangattomat (nro QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Ihmisen kvantitatiivinen fysiologia: johdanto. Akateeminen lehdistö.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Fysiologian vuosikatsaus, 36 (1), 233 - 249.
4. Kardong, KV (2002). Selkärankaiset: vertaileva anatomia, toiminta, evoluutio. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Kasvokromi B integroi valo- ja lämpötilasignaalit Arabidopsis-ohjelmaan. Tiede, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., ja Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Haettu 4. joulukuuta 2019 osoitteesta www.britannica.com/science/thermoreception/Oma-reseptoreiden omaisuus
7. Zhang, X. (2015). Lämpöherkkyyden molekyylianturit ja modulaattorit. Kanavat, 9 (2), 73-81.