TERMORECEPTORIAI: ŽMONĖMS, GYVŪNAMS, AUGALAMS - BIOLOGIJA - 2025

Į thermoreceptors tie receptoriai, kad turi daug gyvų organizmų suvokimo dirgiklius sąlygas aplink. Jie ne tik būdingi gyvūnams, nes augalams taip pat reikia užregistruoti juos supančias aplinkos sąlygas.

Temperatūros nustatymas ar suvokimas yra viena iš svarbiausių jutimo funkcijų ir dažnai yra būtina rūšių išlikimui, nes tai leidžia jiems reaguoti į šiluminius pokyčius, būdingus aplinkai, kurioje jie vystosi.

Crotalus willardi, turintis vieną iš dviejų skiriamųjų kaukolės duobių (termoreceptorių), matomų tarp nosies ir akių. Robertas S. Simmonsas.

Jo tyrimas apima svarbią jutiminės fiziologijos dalį, o gyvūnams jis prasidėjo maždaug 1882 m., Dėka eksperimentų, kurie sugebėjo susieti šiluminius pojūčius su lokaliu jautrių žmogaus odos vietų stimuliavimu.

Žmonėse yra termoreceptorių, kurie yra gana specifiniai šiluminių dirgiklių atžvilgiu, tačiau yra ir tokių, kurie reaguoja ir į „šaltus“, ir į „karštus“ dirgiklius, taip pat į kai kurias chemines medžiagas, tokias kaip kapsaicinas ir mentolis (kurios sukelia panašius dirgiklius). iki karštų ir šaltų pojūčių).

Daugeliui gyvūnų termoreceptoriai taip pat reaguoja į mechaninius dirgiklius, o kai kurios rūšys juos naudoja maistui gauti.

Augalams baltymai, vadinami fitochromais, yra svarbūs šiluminiam suvokimui ir su juo susijusioms augimo reakcijoms.

Žmonių termoreceptoriai

Žmonės, kaip ir kiti žinduoliai, turi daugybę receptorių, leidžiančių jiems geriau susieti su aplinka per vadinamuosius „specialiuosius pojūčius“.

Šie „receptoriai“ yra ne kas kita, kaip paskutinės dendritų dalys, atsakingos už skirtingų aplinkos dirgiklių suvokimą ir tokios jutiminės informacijos perdavimą centrinei nervų sistemai („laisvųjų“ jutimo nervų dalis).

4 jutimo sistemos struktūros modeliai (šaltinis: „Shigeru23“ per „Wikimedia Commons“)

Šie receptoriai, atsižvelgiant į stimulo šaltinį, yra klasifikuojami kaip eksteroceptoriai, proprioceptoriai ir interoceptoriai.

Exteroceptoriai yra arčiau kūno paviršiaus ir „jaučia“ mus supančią aplinką. Yra keletas tipų: pvz., Kurie suvokia temperatūrą, lytėjimą, slėgį, skausmą, šviesą ir garsą, skonį ir kvapą.

Proprioceptoriai specializuojasi stimulų, susijusių su erdve ir judėjimu, perdavimu link centrinės nervų sistemos, tuo tarpu interoceptoriai yra atsakingi už jutimo signalų, generuojamų kūno organuose, siuntimą.

Exteroceptors

Šioje grupėje yra trijų rūšių specialūs receptoriai, vadinami mechanoreceptoriais, termoreceptoriais ir nociceptoriais, galintys atitinkamai reaguoti į lytėjimą, temperatūrą ir skausmą.

Žmonėms termoreceptoriai gali reaguoti į 2 ° C temperatūros skirtumus ir yra suskirstomi į šilumos receptorius, šalčio receptorius ir temperatūrai jautrius noticeptorius.

- Šilumos receptoriai nebuvo tinkamai identifikuoti, tačiau manoma, kad jie atitinka „plika“ nervinės skaidulos galūnę (ne myelino), galinčią reaguoti į padidėjusią temperatūrą.

- Šalti termoreceptoriai atsiranda dėl mielinizuotų nervų galūnių, kurios šakojasi ir yra daugiausia epidermyje.

- Nociceptoriai specializuojasi reaguojant į skausmą, atsirandantį dėl mechaninio, šiluminio ir cheminio streso; Tai yra mielininės nervų pluošto galūnės, kurios šakotos epidermyje.

Gyvūnų termoreceptoriai

Gyvūnai, kaip ir žmonės, taip pat priklauso nuo skirtingų receptorių tipų, kad suvokia aplink juos esančią aplinką. Žmonių termoreceptoriai skiriasi nuo kai kurių gyvūnų tuo, kad gyvūnai dažnai turi receptorius, kurie reaguoja ir į šiluminius, ir į mechaninius dirgiklius.

Taip yra kai kurių receptorių, esančių ant žuvų ir varliagyvių, kai kurių kačių ir beždžionių, kurie gali vienodai reaguoti į mechaninę ir šiluminę stimuliaciją (dėl aukštos ar žemos temperatūros).

Bestuburiams gyvūnams taip pat buvo įrodytas galimas šiluminių receptorių egzistavimas, tačiau ne visada lengva atskirti paprastą fiziologinį atsaką į terminį poveikį nuo atsako, kurį sukuria specifinis receptorius.

Konkrečiai, „įrodymai“ rodo, kad daugelis vabzdžių ir kai kurie vėžiagyviai suvokia šiluminius jų aplinkos pokyčius. Dėlės taip pat turi specialius mechanizmus, leidžiančius aptikti šiltakraujų šeimininkų buvimą, ir tai yra vieninteliai be nariuotakojų bestuburiai be nariuotakojų, kur tai buvo įrodyta.

Taip pat įvairūs autoriai pabrėžia galimybę, kad kai kurie šiltakraujų gyvūnų ektoparazitai gali aptikti jų šeimininkų buvimą netoliese, nors tai nebuvo daug ištirta.

Tokiuose stuburiniuose, kaip kai kurių rūšių gyvatės ir kai kurie kraują čiulpiantys šikšnosparniai (kurie maitinasi krauju), yra infraraudonųjų spindulių receptoriai, galintys reaguoti į „infraraudonųjų“ šiluminius dirgiklius, kuriuos skleidžia jų šiltakraujis grobis.

Kraują čiulpiančio („vampyro“) šikšnosparnio nuotrauka (šaltinis: „Ltshears“ per „Wikimedia Commons“)

„Vampyro“ šikšnosparniai turi juos ant veido ir padeda jiems nustatyti kanopinius gyvūnus, kurie tarnauja kaip maistas, tuo tarpu „primityvūs“ boa ir kai kurios nuodingų krotalinų rūšys turi juos ant savo odos, o tai yra laisvos nervų galūnės, kurios jie išsišakoja.

Kaip jie veikia?

Termoreceptoriai veikia beveik vienodai visus gyvūnus ir jie tai daro iš esmės norėdami pasakyti organizmui, kuriam jie priklauso, kokia yra aplinkos temperatūra.

Kaip aptarta, šie receptoriai iš tikrųjų yra nerviniai galai (neuronų, sujungtų su nervų sistema, galai). Per pastaruosius keletą milisekundžių generuojami elektriniai signalai ir jų dažnis labai priklauso nuo aplinkos temperatūros ir staigių temperatūros pokyčių.

Esant pastovioms temperatūros sąlygoms, odos termoreceptoriai yra nuolat aktyvūs ir siunčia signalus smegenims, kad sukeltų reikiamas fiziologines reakcijas. Gavus naują stimulą, sukuriamas naujas signalas, kuris gali trukti arba negali trukti, atsižvelgiant į jo trukmę.

Šilumai jautrūs jonų kanalai

Šiluminis suvokimas prasideda suaktyvinus termoreceptorius periferinių nervų galūnėse, žinduolių odoje. Šiluminis dirgiklis suaktyvina nuo temperatūros priklausomus jonų kanalus aksonų terminaluose, o tai yra būtina stimulo suvokimui ir perdavimui.

Šie jonų kanalai yra baltymai, priklausantys kanalų, vadinamų „karščiui jautriais jonų kanalais“, šeimai, ir jų atradimai leido išsiaiškinti šiluminio suvokimo mechanizmą.

Nervų, reaguojančių į šaltį ar šilumą, molekulinė tapatybė priklausomai nuo karščiui jautrių jonų kanalų išraiškos (Šaltinis: Davidas D. McKemy per „Wikimedia Commons“)

Jos užduotis yra sureguliuoti jonų, tokių kaip kalcio, natrio ir kalio, srautą į ir iš šiluminių receptorių, taip formuojant veikimo potencialą, kuris sukelia nervinį impulsą smegenims.

Termoreceptoriai augaluose

Augalams taip pat svarbu mokėti aptikti visus šiluminius pokyčius aplinkoje ir pateikti atsaką.

Kai kurie augalų šiluminio suvokimo tyrimai atskleidė, kad tai dažnai priklauso nuo baltymų, vadinamų fitochromais, kurie taip pat dalyvauja kontroliuojant įvairius fiziologinius procesus aukštesniuose augaluose, tarp jų yra daigumas ir sodinukų vystymasis, žydėjimas ir kt.

Fitochromai vaidina svarbų vaidmenį nustatant radiacijos tipą, kurį veikia augalai ir kurie gali veikti kaip molekuliniai „jungikliai“, kurie įsijungia esant tiesioginiam apšvietimui (turinčiam didelę raudonos ir mėlynos šviesos dalį) arba kurie išsijungia. šešėlyje (didelė „tolimosios raudonos“ spinduliuotės dalis).

Scheminis aktyvaus (Pr) ir neaktyvaus (Pfr) fitochromo vaizdas (Šaltinis: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de per Wikimedia Commons)

Kai kurių fitochromų aktyvacija skatina „kompaktišką“ augimą ir slopina pailgėjimą, veikdama kaip šiuose procesuose dalyvaujančių genų transkripcijos veiksniai.

Tačiau buvo įrodyta, kad kai kuriais atvejais fitochromų aktyvacija ar inaktyvacija gali nepriklausyti nuo radiacijos (raudonos ar toli raudonos šviesos), vadinamosios „tamsiosios grįžtamosios reakcijos“, kurios greitis, matyt, priklauso nuo temperatūra.

Aukšta temperatūra skatina greitą kai kurių fitochromų inaktyvaciją, todėl jie nebegali veikti kaip transkripcijos veiksniai, skatindami augimą pailgėjant.

Nuorodos

1. Brusca, RC ir Brusca, GJ (2003). Bestuburiai (Nr. QL 362. B78, 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Kiekybinė žmogaus fiziologija: įvadas. Akademinė spauda.
3. Hensel, H. (1974). Termoreceptoriai. Metinė fiziologijos apžvalga, 36 (1), 233–249.
4. Kardongas, KV (2002). Stuburiniai gyvūnai: lyginamoji anatomija, funkcijos, evoliucija. Niujorkas: „McGraw-Hill“.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Fitochromas B integruoja šviesos ir temperatūros signalus į Arabidopsis. Mokslas, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogersas, K., Craigas, A., ir Henselis, H. (2018). Enciklopedija „Britannica“. Gauta 2019 m. Gruodžio 4 d., Svetainėje www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-moremoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Termorecepcijos molekuliniai jutikliai ir moduliatoriai. Kanalai, 9 (2), 73–81.