HŐRECEPTOROK: EMBEREKBEN, ÁLLATOKBAN, NÖVÉNYEKBEN - BIOLÓGIA - 2026

A hőreceptorok azok a receptorok, amelyekben sok élő organizmus található, amelyek érzékelik az ingerek feltételeit. Nemcsak az állatokra jellemzőek, mivel a növényeknek regisztrálniuk kell az őket körülvevő környezeti feltételeket is.

A hőmérséklet észlelése vagy érzékelése az egyik legfontosabb érzékszervi funkció, és gyakran nélkülözhetetlen a fajok fennmaradásához, mivel lehetővé teszi számukra, hogy reagáljanak a fejlődő környezetre jellemző hőváltozásokra.

Crotalus willardi, az orr és a szem között látható két megkülönböztető koponyagödör (hőreceptor) egyikével. Robert S. Simmons.

Tanulmánya magában foglalja az érzékszervi élettan fontos részét, és állatokban 1882 körül kezdődött, olyan kísérleteknek köszönhetően, amelyek képesek voltak a termikus érzéseket az emberi bőr érzékeny helyeinek lokális stimulációjával társítani.

Az emberekben vannak olyan hőreceptorok, amelyek meglehetősen specifikusak a termikus ingerek vonatkozásában, de vannak olyanok, amelyek reagálnak mind a „hideg”, mind a „forró” ingerekre, valamint egyes vegyi anyagokra, például a kapszaicinre és a mentolra (amelyek hasonló ingereket hoznak létre). forró és hideg érzésekhez).

Sok állatban a hőreceptorok is reagálnak a mechanikus ingerekre, és egyes fajok ezeket használják táplálkozásukhoz.

A növények számára fitokróm néven ismert fehérjék jelenléte elengedhetetlen a termikus észleléshez és az ahhoz kapcsolódó növekedési válaszokhoz.

Hőreceptorok emberben

Az embereknek, akárcsak más emlősállatoknak, számos olyan receptoruk van, amelyek lehetővé teszik, hogy jobban kapcsolódjanak a környezethez az úgynevezett "különleges érzékek" révén.

Ezek a "receptorok" nem más, mint a dendritek utolsó részei, amelyek felelősek a különféle környezeti ingerek észleléséért és az ilyen szenzoros információk továbbításáért a központi idegrendszerbe (az érzékelő idegek "szabad" részei).

4 Az emberek szenzoros rendszerének modelljei (Forrás: Shigeru23 a Wikimedia Commons segítségével)

Ezeket a receptorokat az inger forrásától függően exteroceptors, proprioceptors és interoceptors osztályba sorolják.

Az exteroceptorok közelebb vannak a test felületéhez és "érzékelik" a környező környezetet. Többféle típus létezik: például azok, amelyek érzékelik a hőmérsékletet, érintést, nyomást, fájdalmat, fényt és hangot, ízét és illatát.

A proprioceptorok a térrel és a központi idegrendszer felé történő mozgással kapcsolatos ingerek továbbadására szakosodtak, miközben az interoceptorok felelnek a test szervében keletkező szenzoros jelek küldéséért.

Exteroceptors

Ebben a csoportban háromfajta speciális receptor létezik, amelyeket mechanoreceptorokként, hőreceptorokként és nociceptorként ismertek, amelyek képesek reagálni érintésre, hőmérsékletre és fájdalomra.

Emberekben a hőreceptorok képesek reagálni a 2 ° C hőmérsékleti különbségekre, és alosztályozzák őket hőreceptorok, hidegreceptorok és hőmérséklet-érzékeny nociceptorok közé.

- A hőreceptorokat nem azonosították megfelelően, de úgy gondolják, hogy "meztelen" idegrostok végződéseknek felelnek meg (nem myelinizált), amelyek képesek reagálni a megemelt hőmérsékletre.

- A hideg hőreceptorok myelinizált idegvégződésekből származnak, amelyek elágaznak, és elsősorban az epidermiszben találhatók.

- A Nociceptors a mechanikai, termikus és kémiai stressz okozta fájdalomra reagál; Ezek myelinizált idegrostszálak, amelyek az epidermiszben elágaznak.

Hőreceptorok állatokban

Az állatok, valamint az emberek is különféle receptoroktól függnek, hogy érzékeljék a környezetüket. Az emberek hőreceptorai között az egyes állatokhoz viszonyítva az a különbség, hogy az állatok gyakran olyan receptorokkal rendelkeznek, amelyek reagálnak mind a termikus, mind a mechanikus ingerekre.

Ilyen a halak és kétéltűek bőrén található néhány receptor, néhány macskaféle és majom, amelyek hasonlóan képesek reagálni a mechanikai és termikus stimulációra (a magas vagy alacsony hőmérséklet miatt).

A gerinctelen állatokban a hőreceptorok létezését is kísérletileg kimutatták, azonban a hőhatás egyszerű fiziológiás válaszának és a specifikus receptor által generált válasznak a különválasztása nem mindig könnyű.

Pontosabban, a "bizonyítékok" azt jelzik, hogy sok rovar és egyes rákfélék érzékelik a környezet termikus változásait. A piócák speciális mechanizmusokkal is rendelkeznek a melegvérű házigazdák kimutatására, és ezek az egyetlen nem ízeltlábúak gerinctelenek, ahol ezt kimutatták.

Hasonlóképpen, több szerző rámutat arra a lehetőségre, hogy a melegvérű állatok egyes ektoparazitái észlelhetik gazdasejtük jelenlétét a közelben, bár ezt nem sok tanulmányozták.

A gerincesekben, például néhány kígyófajban és bizonyos vérszopó denevérekben (amelyek vért táplálnak) vannak olyan infravörös receptorok, amelyek képesek reagálni a melegvérű zsákmányuk által kibocsátott „infravörös” hőstimulásokra.

Fénykép egy vért szopó ("vámpír") denevérről (Forrás: Ltshears a Wikimedia Commons segítségével)

A "vámpír" denevérek az arcukon vannak, és segítenek meghatározni a patás állatok jelenlétét, amelyek táplálékként szolgálnak, míg a "primitív" boák és néhány mérgező krotalin faj a bőrükön vannak, és ezek szabad idegvégződések, amelyek elágaznak.

Hogyan működnek?

A hőreceptorok minden állatban többé-kevésbé azonos módon működnek, és lényegében azt teszik, hogy megmondják a szervezetnek, amelynek részét képezik, mi a környezeti hőmérséklet.

Amint azt tárgyaltuk, ezek a receptorok valójában idegvégződések (az idegrendszerhez kapcsolt neuronok végei). Az ezekben keletkező elektromos jelek csak néhány milliszekundumot vesznek igénybe, és frekvenciauk nagymértékben függ a környezeti hőmérséklettől és a hirtelen hőmérsékleti változásoknak.

Állandó hőmérsékleti körülmények között a bőr hőreceptorjai folyamatosan aktívak, jeleket küldve az agynak a szükséges élettani reakciók generálására. Új inger fogadásakor új jel jön létre, amely időtartamától függően lehet vagy nem tarthat fenn.

Hőérzékeny ioncsatornák

A termikus észlelés az emlősök bőrének perifériás idegeinek idegvégződéseiben megjelenő hőreceptorok aktiválásával kezdődik. A termikus inger aktiválja a hőmérséklettől függő ioncsatornákat az axonvégekben, ami elengedhetetlen az inger érzékeléséhez és továbbításához.

Ezek az ioncsatornák olyan fehérjék, amelyek a "hőérzékeny ioncsatornáknak" nevezett csatornák családjába tartoznak, és felfedezésük lehetővé tette a hőérzékelés mechanizmusának alaposabb megismerését.

A hidegre vagy hőre reagáló idegek molekuláris identitása a hőérzékeny ioncsatornák expressziójától függően (Forrás: David D. McKemy a Wikimedia Commons-n keresztül)

Feladata az ionok, például a kalcium, nátrium és kálium áramlásának szabályozása a hőreceptorokba és a hőreceptorokból, és olyan akciópotenciál kialakulásához vezet, amely idegimpulzust eredményez az agyban.

Hőreceptorok növényekben

A növények számára elengedhetetlen az is, hogy képes legyen felismerni a környezetben bekövetkező összes hőváltozást, és választ adni.

A növények hőérzékelésével kapcsolatos néhány kutatás kimutatta, hogy ez gyakran a fitokrómnak nevezett fehérjéktől függ, amelyek szintén részt vesznek a magasabb növények többszörös élettani folyamatainak szabályozásában, ideértve a csírázást és a palánták fejlődését, virágzás stb.

A fitokrómok fontos szerepet játszanak abban, hogy meghatározzuk a sugárzás típusát, amelyre a növények ki vannak téve, és képesek molekuláris „kapcsolókként” működni, amelyek közvetlen fényben bekapcsolnak (nagy a vörös és a kék fény aránya), vagy kikapcsolnak. az árnyékban (a „messze vörös” sugárzás magas aránya).

Az aktív (Pr) és az inaktív (Pfr) fitokróm sematikus ábrázolása (Forrás: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de a Wikimedia Commons-n keresztül)

Egyes fitokrómok aktiválása elősegíti a „kompakt” növekedést és gátolja a megnyúlást azáltal, hogy transzkripciós faktorként hat az e folyamatokban részt vevő génekre.

Bizonyított azonban, hogy bizonyos esetekben a fitokrómok aktiválása vagy inaktiválása független lehet a sugárzástól (vörös vagy messze vörös fény), az úgynevezett „sötét reverziós reakció”, amelynek sebessége nyilvánvalóan függ hőfok.

A magas hőmérséklet elősegíti egyes fitokrómok gyors inaktiválódását, miközben ezek abbahagyják a transzkripciós faktorok működését, elősegítve a megnövekedést.

Irodalom

1. Brusca, RC és Brusca, GJ (2003). Gerinctelenek (QL 362. szám: B78, 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Az emberi kvantitatív fiziológia: bevezetés. Tudományos sajtó.
3. Hensel, H. (1974). Termoreceptorokra. Éves élettani áttekintés, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Gerinces: összehasonlító anatómia, funkció, evolúció. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, Neme M., A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. A fitokróm B integrálja a fény- és hőmérsékleti jeleket az Arabidopsis-be. Science, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., és Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Beérkezett 2019. december 4-én, a www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors webhelyről
7. Zhang, X. (2015). A hőérzékelés molekuláris érzékelői és modulátorai. Csatornák, 9 (2), 73-81.