TERMORECEPTORI: CILVĒKIEM, DZĪVNIEKIEM, AUGIEM - BIOLOĢIJA - 2025

Par thermoreceptors ir tie receptori, kas piemīt daudziem dzīviem organismiem uztvert kairinātājiem noteikumiem apkārt. Tie ir raksturīgi ne tikai dzīvniekiem, jo ​​augiem ir jāreģistrē arī apkārtējie vides apstākļi.

Temperatūras noteikšana vai uztvere ir viena no vissvarīgākajām maņu funkcijām, un tā bieži ir būtiska sugu izdzīvošanai, jo tā ļauj tām reaģēt uz termiskajām izmaiņām, kas raksturīgas videi, kurā tās attīstās.

Crotalus willardi ar vienu no divām atšķirīgajām galvaskausa bedrēm (termoreceptoriem), kas redzamas starp degunu un aci. Roberts S. Simmons.

Viņa pētījumā ir iekļauta svarīga maņu fizioloģijas daļa, un dzīvniekiem tas sākās ap 1882. gadu, pateicoties eksperimentiem, kuri spēja saistīt termiskās sajūtas ar lokalizētu jutīgu vietu stimulēšanu uz cilvēka ādas.

Cilvēkiem ir termoreceptori, kas ir diezgan specifiski attiecībā uz termiskajiem stimuliem, bet ir arī citi, kas reaģē gan uz “aukstiem”, gan “karstiem” stimuliem, kā arī uz dažām ķīmiskām vielām, piemēram, kapsaicīnu un mentolu (kas rada līdzīgus stimulus). līdz karstām un aukstām sajūtām).

Daudziem dzīvniekiem termoreceptori reaģē arī uz mehāniskiem stimuliem, un dažas sugas tos izmanto, lai iegūtu barību.

Augu olbaltumvielu klātbūtne, kas zināma kā fitohromi, ir būtiska termiskai uztverei un ar to saistītajām augšanas reakcijām.

Termoreceptori cilvēkiem

Cilvēkiem, tāpat kā citiem zīdītājiem, ir virkne receptoru, kas ļauj tiem labāk saistīties ar apkārtējo vidi, izmantojot tā sauktos “īpašos jutekļus”.

Šie "receptori" nav nekas vairāk kā pēdējās dendrītu daļas, kas atbild par dažādu vides stimulu uztveri un šādas sensoro informācijas nodošanu centrālajai nervu sistēmai (maņu nervu "brīvajām" porcijām).

4 Cilvēku maņu sistēmas struktūras modeļi (Avots: Shigeru23 caur Wikimedia Commons)

Šie receptori atkarībā no stimula avota tiek klasificēti kā eksteroceptori, proprioceptori un interoceptori.

Exteroceptors atrodas tuvāk ķermeņa virsmai un "izjūt" apkārtējo vidi. Ir vairāki veidi: piemēram, tie, kas uztver temperatūru, pieskārienu, spiedienu, sāpes, gaismu un skaņu, garšu un smaržu.

Proprioceptori ir specializējušies stimulu pārraidē, kas saistīti ar telpu un pārvietošanos uz centrālo nervu sistēmu, savukārt interoceptori ir atbildīgi par sensoro signālu nosūtīšanu, kas tiek ģenerēti ķermeņa orgānos.

Exteroceptors

Šajā grupā ir trīs veidu speciāli receptori, kas pazīstami kā mehanoreceptori, termoreceptori un nociceptori, kas attiecīgi reaģē uz pieskārienu, temperatūru un sāpēm.

Cilvēkiem termoreceptori spēj reaģēt uz 2 ° C temperatūras atšķirībām, un tie tiek klasificēti zemāk par siltuma receptoriem, aukstuma receptoriem un temperatūras jutīgiem nociceptoriem.

- Siltuma receptori nav pareizi identificēti, taču tiek uzskatīts, ka tie atbilst “kailiem” nervu šķiedru galiem (nav mielinēti), kas spēj reaģēt uz paaugstinātu temperatūru.

- Aukstuma termoreceptori rodas no mielinētajiem nervu galiem, kas sazarojas un atrodas galvenokārt epidermā.

- Nociceptori ir specializējušies reaģēšanā uz sāpēm, kas radušās mehāniskā, termiskā un ķīmiskā stresa dēļ; Tās ir mielinētas nervu šķiedru galotnes, kas ir sazarotas epidermā.

Termoreceptori dzīvniekiem

Dzīvnieki, kā arī cilvēki, ir atkarīgi arī no dažādiem receptoriem, lai uztvertu apkārtējo vidi. Atšķirība starp cilvēku termoreceptoriem un dažiem dzīvniekiem ir tāda, ka dzīvniekiem bieži ir receptori, kas reaģē gan uz termiskiem, gan mehāniskiem stimuliem.

Tas attiecas uz dažiem receptoriem zivju un abinieku ādā, dažiem kaķiem un pērtiķiem, kuri vienādi spēj reaģēt uz mehānisko un termisko stimulāciju (augstas vai zemas temperatūras dēļ).

Bezmugurkaulniekiem ir arī eksperimentāli pierādīta iespējama termisko receptoru esamība, tomēr ne vienmēr ir viegli atdalīt vienkāršu fizioloģisko reakciju uz termisko efektu no reakcijas, ko rada īpašs receptors.

Konkrēti, "pierādījumi" norāda, ka daudzi kukaiņi un daži vēžveidīgie uztver termiskās izmaiņas viņu vidē. Dēļiem ir arī īpaši mehānismi, lai noteiktu siltasiņu saimnieku klātbūtni, un tie ir vienīgie bezmugurkaulnieki bez posmkājiem, kur tas ir pierādīts.

Tāpat dažādi autori norāda uz iespēju, ka daži siltasiņu dzīvnieku ektoparazīti var noteikt viņu saimnieku klātbūtni tuvumā, lai gan tas nav daudz pētīts.

Mugurkaulniekiem, piemēram, dažām čūsku sugām un noteiktiem asinīm nepieredzējušiem sikspārņiem (kas barojas ar asinīm), ir infrasarkanie receptori, kas spēj reaģēt uz “infrasarkanajiem” termiskajiem stimuliem, ko izstaro viņu siltasiņu laupījums.

Asins nepieredzējis ("vampīrs") sikspārņa fotoattēls (Avots: Ltshears caur Wikimedia Commons)

"Vampīru" sikspārņiem ir viņu sejas un tie palīdz noteikt nagaiņu klātbūtni, kas kalpo par barību, tikmēr "primitīvas" boas un dažas indīga krotalīna sugas atrodas uz viņu ādas, un tie ir brīvi nervu gali, kas viņi sazarojas.

Kā viņi strādā?

Termoreceptori darbojas vairāk vai mazāk vienādi visiem dzīvniekiem, un viņi to galvenokārt dara, lai iestādei, kurai tie pieder, pateikt, kāda ir apkārtējā temperatūra.

Kā apspriests, šie receptori faktiski ir nervu gali (neironu gali, kas savienoti ar nervu sistēmu). Elektriskie signāli, kas rodas pēdējās ļoti dažās milisekundēs, un to frekvence ir ļoti atkarīga no apkārtējās vides temperatūras un pēkšņu temperatūras izmaiņu iedarbības.

Pastāvīgas temperatūras apstākļos ādas termoreceptori ir pastāvīgi aktīvi, nosūtot signālus smadzenēm, lai radītu nepieciešamās fizioloģiskās atbildes. Kad tiek saņemts jauns stimuls, tiek ģenerēts jauns signāls, kurš atkarībā no tā ilguma var ilgt vai nebūt.

Karstumjutīgi jonu kanāli

Termiskā uztvere sākas ar termoreceptoru aktivizēšanu perifēro nervu nervu galos zīdītāju ādā. Termiskais stimuls aktivizē no temperatūras atkarīgus jonu kanālus aksona termināļos, kas ir svarīgi stimula uztveršanai un pārnešanai.

Šie jonu kanāli ir olbaltumvielas, kas pieder kanālu saimei, ko sauc par “karstumjutīgiem jonu kanāliem”, un to atklāšana ļāva dziļāk noskaidrot termiskās uztveres mehānismu.

Nervu, kas reaģē uz aukstumu vai karstumu, molekulārā identitāte atkarībā no karstumjutīgo jonu kanālu ekspresijas (Avots: David D. McKemy, izmantojot Wikimedia Commons)

Tās uzdevums ir regulēt jonu, piemēram, kalcija, nātrija un kālija, plūsmu uz un no termiskajiem receptoriem, kas noved pie darbības potenciāla veidošanās, kas izraisa nervu impulsu smadzenēm.

Termoreceptori augos

Augiem ir svarīgi arī spēt noteikt visas termiskās izmaiņas, kas notiek vidē, un sniegt atbildes reakciju.

Daži pētījumi par augu termālo uztveri ir atklājuši, ka tas bieži ir atkarīgs no olbaltumvielām, ko sauc par fitohromiem, kas arī piedalās vairāku fizioloģisko procesu kontrolē augstākajos augos, starp kuriem ir dīgtspēja un stādu attīstība, ziedēšana utt.

Fitohromiem ir liela nozīme, nosakot starojuma veidu, uz kuru augi ir pakļauti un spēj darboties kā molekulārie "slēdži", kas ieslēdzas tiešā apgaismojumā (ar lielu sarkanās un zilās gaismas īpatsvaru) vai izslēdzas ēnā (augsts “tālu sarkanā” starojuma īpatsvars).

Aktīva (Pr) un neaktīva (Pfr) fitohroma shematisks attēlojums (Avots: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de caur Wikimedia Commons)

Dažu fitohromu aktivizēšana veicina “kompaktu” augšanu un kavē pagarināšanos, darbojoties kā gēnu, kas iesaistīti šajos procesos, transkripcijas faktoriem.

Tomēr ir pierādīts, ka dažos gadījumos fitohromu aktivizēšana vai inaktivācija var būt neatkarīga no starojuma (sarkanas vai tālu sarkanas gaismas), kas ir pazīstama kā “tumšās reversijas reakcija”, kuras ātrums acīmredzot ir atkarīgs no temperatūra.

Augsta temperatūra veicina dažu fitohromu ātru inaktivāciju, liekot tiem pārstāt darboties kā transkripcijas faktoriem, veicinot augšanu ar pagarinājumu.

Atsauces

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Bezmugurkaulnieki (Nr. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Fehers, Dž. JJ (2017). Cilvēka kvantitatīvā fizioloģija: ievads. Akadēmiskā prese.
3. Hensels, H. (1974). Termoreceptori. Gada fizioloģijas pārskats, 36 (1), 233.-249.
4. Kardongs, KV (2002). Mugurkaulnieki: salīdzinošā anatomija, funkcijas, evolūcija. Ņujorka: Makgreivs.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Fitohroms B integrē gaismas un temperatūras signālus Arabidopsis. Zinātne, 2016; 354 (6314): 897
6. Rodžerss, K., Kreigs, A., & Hensels, H. (2018). Enciklopēdija Britannica. Iegūts 2019. gada 4. decembrī vietnē www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Džans, X. (2015). Termoreakcijas molekulārie sensori un modulatori. Kanāli, 9 (2), 73–81.