Восприятие запаха

1.

Восприятие
запаха
Джузеппе Дзоки

2.

Изомеры аспартовой кислоты
D - аспартовая кислота
Сладкий вкус
L- аспартовая кислота
Из известных 10 млн веществ человек чувствует запах 10% из них.
Вещества с молекулярным весом более 400 не пахнут.

3.

Запах воспринимается нейронами обонятельного эпителия
Olfactory bulb
Olfactory
epithelium
У человека 10 000 000 обонятельных клеток. Чувствительность носа 10-15
Человек может различать запах до 10000 соединений.
Чувствительность – 2-3 частицы на триллион.

4.

Обонятельный эпителий
Мукозная
оболочка
Обонятельные
цилии
Обонятельная
шишка
Микровилли
Поддерживающие
клетки
Рецепторные
клетки
Developing
receptor
cell
Базальные
клетки
Аксоны рецепторных клеток
К обонятельной луковице
Новые рецепторные клетки
обонятельного эпителия
образуются из базальных
клеток каждые 40-60 дней

5.

Активация рецептора ведет через G-белок к активации фосфолипазы С, которая расщепляет
мембранный липид фосфотидилинозитол-бифосфат (PIP2).
Инозитол-трифосфат (IP3) диффундирует в цитозоль. Вместо IP3 может быть cAMP.
Фрукты, цветы, травы
S
Скорость движения G- белка в
мембране 0.1- 0.001 мкм/сек
Внеклеточное
пространство
Мембрана
R
PIP2
Цитозоль
Активация
фосфолипазы С
Повышение активности
аденилатциклазы
G-белок
IP3
Открытие ионных Na+ каналов
или
cAMP
Na+

6.

Циклонуклеотид-зависимый канал
Активирующий
фактор
G-белок
Аденилатциклаза
ПротеинКиназа А
цАМФ
цАМФ-зависимый
канал
Ca2+
Na+
Киназа
Ca2+
К+
Cl-
NO-Cинтаза

7.

Циклические нуклеотиды
-
ЦИКЛИЧЕСКИЙ 3’:5’-АМФ
ЦИКЛИЧЕСКИЙ 3’:5’-ГМФ
( цАМФ )
( цГМФ )

8.

b, Taste bud epithelium.
Chemical tastants activate a G-protein-coupled receptor–ion channel pathway in a ‘receptor’ epithelial cell, which
communicates through paracrine signalling (wavy line) to an adjacent ‘output’ epithelial cell. The output cell releases
neurotransmitter onto a synaptically connected taste afferent 58

9.

Обонятельная луковица - первое переключающее ядро
ольфакторной системы
Anterior
commissur
e
Anterior olfactory
nucleus
Granule cell
Mitral cell
Glomerulus
Olfactory receptor cell

10.

A
B
Olfactory
mucosa
Olfactory
fibers
Receptor cell
Periglomerular
cell
Periglomerular cell
Glomeruli
1º
Tufted
cell
2º
Mitral cell
Mitral cell
Granule
layer
Granule
cell
Centrifugal fibers
Recurrent
collateral
100 m
To lateral
olfactiry tract
Granule
cell
To olfactiry
tract
From ipsilateral
anterior olfactory
nuclei
From contralateral
olfactory nuclei

11.

Paleocortex
To orbitofrontal cortex
Stria medularis
Corpus callosum
Thalamus
Anterior
commissure
1. Anterior olfactory nucleus
Olfactory tract
Olfactory
bulb
Olfactory
nerve
Olfactory
receptor layer
Medial dorsal
nucleus of
thalamus
2. Olfactory
tubercle
Lateral
olfactory tract
3. Pyriform cortex
4. Amygdaloidal
complex
5. Entorhinal
cortex
Ольфакторная кора
To hippocampus

12.

Гипосмия – снижение чувствительности к запахам.
Аносмия – общая потеря чувствительности к запахам.
Галлюцинации неприятных запахов появляются при
нарушениях в височной доле, где находятся
пириформная и энторинальная кора.
Это может появляться при эпилептических повреждениях.

13.

Восприятие вкуса

14.

Рецепторы вкуса преобразуют
химические стимулы в потенциалы
действия, которые передаются в мозг
A
B
Chorda
tympani nerve
(VII)
Glossopharynge
al nerve (IX)
Вкусовые сосочки
C
D
Крупные, окруженные валиком (3-5 тыс.)
Серозные
железы
Листовидные (1-2 тыс.)
Горькое
Кислое
Вкусовых почек (1-5)
Соленое
Сладкое
Грибовидные

15.

A
C
Outer taste pore
Tight junction
Epithelial cells
Supporiting cell
Taste cell (50-150 receptors)
Basal cell
Afferent
fibers
Synapse
Вкусовая почка (50-150 рецепторов)
B
D
Taste cell
Synapse
Afferent
fibers
Каждое нервное волокно иннервирует
несколько рецепторных клеток в каждой почке

16.

Chorda tympani nerve (VII)
– ветвь лицевого нерва
Glossopharyngeal nerve (IX)
–языкоглоточный нерв
Крупные, окруженные валиком
Горькое
Листовидные
Кислое
Соленое
Грибовидные
Сладкое

17.

А
Б
Горькое
G-белок
Фосфолипаза С
Р
Горькое
G-белок
Фосфодиэстераза
Р
5’-АМФ
ИТФ
цАМФ
ЭР
Na+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Трансдукция горьких вкусовых стимулов.
(А). Горечь взаимодействует с рецептором и через G-белок активирует ФЛС. ИТФ вызывает выброс Са2+
из внутриклеточных запасников. Са2+ запускает выделение медиатора .
(Б). Горечь взаимодействует с рецептором и через G-белок активирует цАМФ-ФДЭ, которая катализирует
преобразование цАМФ в 5’–АМФ. Устранение цАМФ снимает блок Na+/Ca2+-каналов, что приводит к
деполяризации. Са2+ запускает выделение медиатора. ЭР - эндоплазматический ретикулум.

18.

G-белок

19.

Несахарные усладители
Трансдукция сигнала для сахаров
и несахарных усладителей.
P
P
G
АЦ
цАМФ
G
ФЛС
Тесный
контакт
ИТФ
ЭР – эндоплазматический ретикулум,
ФЛС – фосфолипаза С,
Р – рецептор,
ПКА
АЦ – аденилатциклаза,
ЭР
К+
Са2+ Na+
G – G-белок.
Окончание
сенсорного
волокна
Na+
К+
Са2+
Са2+
Вольт-зависимые
каналы
Синаптические
пузырьки
Наиболее сладкое соединение белок monelin,
оно в 100 000 раз слаще сахарозы

20.

А
Б
H+
Вольт-независимые
каналы
H+
Na+
Амилорид
К+
Na+
Na+
K+
Са2+
Вольтзависимые
каналы
K+
K+
Са2+
Вольтзависимые
каналы
Na+
K+
K+ Na+
K+
Трансдукция кислых вкусовых стимулов.
(А) Протей Necturus. Н+ блокирует выходной К+-канал и вызывает деполяризацию, открывая
вольт-зависимые Са2+-каналы и вызывая выделение медиатора.
(Б) Хомячок и, вероятно, крыса. Н+ входит через Na+-каналы, которые поддаются блокаде
амилоридом (А). Последующая деполяризация опять-таки вызывает поток Са2+ внутрь клетки
и выделение медиатора.

21.

Плоды фрукта (Synsepalum dulcificum), дерева
семейства сапотовых, воздействуют на
вкусовые рецепторы, и на один-два часа
отключают восприятие кислого вкуса.
Если после этого фрукта съесть лимон, он
сохранит свой аромат, но покажется сладким.

22.

Вольт-независимые
каналы
Na+
Амилорид
Тесный
контакт
Трансдукция сигнала соленого
вкуса.
Na+ входит в амилорид-чувствительные
каналы, а затем выводится наружу
Na+/K+-насосом в базальной части
клетки. В базальной части из клетки
выходят катионы через К+-каналы.
Деполяризация вызывает открытие
вольт-зависимых Са2+- каналов, и поток
Са2+ внутрь вызывает выделение
медиатора.
Окончание
сенсорного
волокна
Ca2
+
Вольтзависимые
каналы
К+
Na+
K+
Симпатические
пузырьки

23.

A
B
Taste area I
Postcentral gyrus
(зона Бродмана 3в)
Insula
Thalamus Ventral posterior
medial nucleus
Parabranchial
nucleus
N.VII
Geniculate
ganglion
Chorda
tympani
3
Solitary nuclear
Ventral posterior
medial nucleus
Ventral
Centromedian
posterior
nucleus
lateral
nucleus
Parafascicular
nucleus
Thalamic relay for taste
(parvocellular portion of
the ventral posterior
medial nucleus)
N.IX
Ventral posterior
inferior nucleus
N.X
Petrosal
ganglion
complex in
medulla
Густаторное
ядро
Taste area II
Solitary tract
Tongue
Nodose
ganglion
Solitary nucleus
Cuneate
nucleus
Spinal nucleus
of trigeminal
nerve (V)
Inferior olivary
nucleus
Pharynx
Pyrinal tract
Nucleus
ambiguus

24.

Две теории центрального кодирования информации о вкусе
•Передача информации по системе меченой линии – определенный
класс нейронов передает информацию об одном из вкусовых
качеств по отдельным путям через продолговатый мозг,
таламус, кору.
•Центральные нейроны сравнивают входные сигналы от разных
афферентных волокон, каждое из которых преимущественно
реагирует на определенный стимул, но чувствительно и к другим
стимулам.

25.

Центральное кодирование вкуса является сравнением линий с
предпочтениями к различным вкусовым качествам
A
Response (5 sec)
300
200
Единичное волокно (chorda tympani)
отвечает на вкусовые стимулы
разного качества
100
0
Sucr. NaSacch NaCI NaNO3 HCI
NH4CI
KCI
Quin.
B
C
200
Mean response (5 sec)
Response (5 sec)
200
150
100
150
100
50
50
0
0
Sucr.
D-Phe
NaCI
NH4CI
HCI
Sucr.
D-Phe
NaCI
NH4CI
HCI

26.

Вкус +
тошнотворное
вещество
Звук +
тошнотворное
вещество
Отрицательный
Вкус +
электрический
болевой удар
Звук +
электрический
болевой удар
Отрицательный

27.

28.

Second messenger mediated
Second messenger mediated
Bitter
Sweet
Bitter
Sweet
Directivy mediated
Directly mediated
Sour
Na+ salt
Sour
Na+ salt +
Na
Na+
H+
H+
Apical
Apical
Na+
+
Na
leak
leak
V-dependent
V-dependent
K+
K+
Na+
Na+
K+
K+
cAMP
cAMP
IP3
IP3
K+ leak
K+ leak
K+
BasoBasolateral
lateral
Ca2+
Ca2+
K+
Ca2+ increase
Ca2+ increase
K+ leak
K+ leak
Ca2+
Ca2+
V-dependent Ca2+
V-dependent Ca2+

29.

30.

Ионные каналы встроены в мембрану
Внешняя среда
Наружная
поверхность
мембраны
Наружная
поверхность скола
Внутренняя
поверхность
скола
Внутренняя поверхность мембраны

31.

Сигнальная система G-белка в биологической мембране.
L
А
Г
Фаза покоя
R
Д
Активация эффектора (канала,
синтеза вторичного посредника)
Е
G-белок сталкивается
с рецептором
ГДФ
Е
ГТФ
ГДФ
В
Е
ГТФ
Активация рецептора
Е
G-белок
ГДФ
Б
- субъединица активируется,
присоединяет ГТФ
Е
- субъединица ГДФ
Е
Дефосфорилирование,
отсоединение от эффектора
ГТФ
Р
Е

32.

Семидоменный рецептор
Б
A
Y
е-1
1
2
j-1
j-2
Внеклеточное
пространство
е-2
3 4 5
N
NH2
Y Y
е-3
6 7
j-3
4
3
2
Мембрана
Внутриклеточное
пространство
5
6
7
1
Места
фосфорилирования
COOH
C
Схема
Трехмерная структура
в мембране