화학 수용체

Chemoreceptor

화학수용체(Chemorceptor)는 화학물질을 변환하여 생체신호를 [1]생성하는 특수한 감각수용체이다.이 신호는 화학 수용체가 [2]뉴런인 경우 활동 전위의 형태일 수도 있고, 화학 수용체가 미각 [3]수용체와 같은 특수 세포이거나 경동맥 [4]체와 같은 내부 말초 화학 수용체일 경우 신경 섬유를 활성화할 수 있는 신경 전달 물질의 형태일 수도 있습니다.생리학에서 화학수용체는 이산화탄소 혈중수치의 증가(과혈증) 또는 산소혈중수치의 감소(저산소증)와 같은 정상환경의 변화를 검출하여 항상성을 회복하기 위해 신체반응을 일으키는 중추신경계에 그 정보를 전달한다.

박테리아에서 화학수용체는 화학작용의 [5][6]매개에 필수적이다.

세포 화학 수용체

원핵생물에서

박테리아는 복잡한 긴 나선형 단백질을 화학수용체로 사용하므로 신호가 세포막을 통해 먼 거리를 이동할 수 있습니다.화학수용체는 박테리아가 환경의 화학적 자극에 반응하도록 하고 그에 [7]따라 그들의 움직임을 조절하게 한다.고세균에서 막 통과 수용체는 화학 수용체의 57%만을 구성하는 반면, 박테리아에서는 비율이 87%로 증가한다.이것은 화학수용체가 고세균에서 [8]세포질 신호를 감지하는 데 높은 역할을 한다는 것을 보여주는 지표이다.

진핵생물에서

많은 종류의 포유동물 세포에 존재하는 1차 섬모는 세포 [9]더듬이 역할을 한다.이 섬모의 운동기능은 감각분석을 [10]위해 상실되었다.

식물 화학 수용체

식물에는 환경의 위험을 인지하는 다양한 메커니즘이 있다.식물은 표면 수준 수용체 키나아제(PRK)를 통해 병원균과 미생물을 검출할 수 있다.또한 리간드 결합 수용체 도메인을 포함한 수용체 유사단백질(RLP)은 병원체 관련 분자패턴(PAMPS) 및 손상 관련 분자패턴(DAMPS)을 포착하여 결과적으로 방어반응에 [11]대한 식물 고유의 면역성을 개시한다.

식물수용체 키나아제들은 다른 중요한 생화학적 과정들 중에서 성장과 호르몬 유도를 위해 사용된다.이러한 반응은 화학적으로 민감한 식물 [12]수용체에 의해 개시되는 일련의 신호 경로에 의해 유발된다.식물 호르몬 수용체는 화학 구조와 구성을 용이하게 하기 위해 식물 세포에 통합되거나 세포 외부에 배치될 수 있다.수용체에 결합하면 표적 세포에서 반응을 일으키는 식물 특유의 호르몬에는 5가지 주요 범주가 있습니다.여기에는 옥신, 압시스산, 지베렐린, 사이토키닌 및 에틸렌이 포함됩니다.일단 결합되면 호르몬은 표적 [13]반응을 유도, 억제 또는 유지할 수 있다.

반

화학 수용체에는 두 가지 주요 클래스가 있습니다: 직접과 [citation needed]거리입니다.

  • 거리 화학 수용기의 예는 다음과 같습니다.
    • 후각계의 후각 수용체 뉴런:후각은 기체 상태의 화학물질을 검출하는 능력을 포함한다.척추동물에서 후각계는 비강에서 냄새와 페로몬을 감지한다.후각 체계 안에는 해부학적으로 구별되는 두 개의 장기가 있습니다: 주 후각 상피와 보메론나살 장기입니다.처음에는 MOE가 냄새의 검출을 담당하고 VNO가 페로몬을 검출하는 것으로 생각되었습니다.그러나 현재 관점은 두 시스템 모두 냄새와 페로몬을 [14]검출할 수 있다는 것이다.무척추동물의 후각은 척추동물의 후각과 다르다.예를 들어 곤충에서 [15]후각 감각은 더듬이에 존재한다.
  • 직접 화학 수용체의 예는 다음과 같습니다.
    • 미각계의 미각 수용체:화학 감각의 한 종류로서 미각의 주요 용도는 미각의 검출이다.수성 화합물은 혀의 미뢰와 같은 입 안의 화학 수용체와 접촉하여 반응을 일으킨다.이러한 화학 성분들은 영양소에 대한 식욕적인 반응을 유발하거나 어떤 수용체가 반응하느냐에 따라 독소에 대한 방어 반응을 촉발시킬 수 있습니다.물고기와 갑각류는 지속적으로 수성 환경에 있으며, 미각 시스템을 사용하여 국산화 및 음식 섭취를 위해 혼합물 내의 특정 화학물질을 식별한다.
    • 곤충들은 큐티큘라 탄화수소와 숙주 식물 특유의 화학 물질과 같은 특정 화학 물질을 인식하기 위해 접촉 화학 반응을 사용합니다.접촉 화학 감각은 곤충에서 더 흔히 볼 수 있지만 일부 척추동물의 짝짓기 행동에도 관여합니다.접촉 화학 수용체는 한 가지 유형의 화학 [15]물질에 고유합니다.

감각 기관

  • 후각:육생 척추동물에서 후각은 코에서 발생한다.휘발성 화학 자극은 코로 들어가 결국 후각 감각 뉴런으로 알려진 화학 수용체 세포를 수용하는 후각 상피까지 도달합니다. 후각 상피에는 세 가지 종류의 세포, 기초 세포, OSN이 내장되어 있습니다.세 종류의 세포는 모두 상피의 정상적인 기능에 필수적인 반면, OSN만이 수용체 세포로서 역할을 한다. 즉, 화학 물질에 반응하여 후각 신경을 따라 [2]뇌로 이동하는 활동 전위를 생성한다.곤충에서 더듬이는 거리 화학 수용체 역할을 한다.예를 들어, 나방의 더듬이는 감각 표면적을 증가시키는 깃털 같은 긴 털로 이루어져 있다.메인 안테나에서 나오는 각각의 긴 털은 휘발성 [16]후각에 사용되는 더 작은 센실라를 가지고 있습니다.나방은 주로 야행성 동물이기 때문에 더 큰 후각의 발달은 그들이 밤을 항해하는 데 도움을 준다.
  • 미각:많은 육생 척추동물에서 혀는 일차 미각 감각 기관 역할을 한다.입안에 위치한 근육으로서, 그것은 소화 초기 단계에서 음식의 구성을 조절하고 구별하는 역할을 한다.혀는 혈관 구조가 풍부하여 기관 윗면에 위치한 화학 수용체가 감각 정보를 뇌에 전달할 수 있게 해줍니다.입안에 있는 침샘은 분자가 수용액에 있는 화학 수용체에 도달할 수 있게 해준다.혀의 화학수용체는 G단백질 결합 수용체의 두 개의 뚜렷한 슈퍼패밀리로 분류된다.GPCR은 세포외 배위자(이 경우 음식에서 나오는 화학 물질)에 결합하지 않는 망내 단백질로, 활동 전위가 유기체의 뇌에 입력으로 등록되는 결과를 초래할 수 있는 다양한 신호 전달 단계를 시작한다.분리된 리간드 결합 도메인을 가진 다량의 화학 수용체는 신맛, 짠맛, 쓴맛, 단맛, 고소함의 다섯 가지 기본 맛을 제공합니다.짠맛과 신맛은 이온 채널을 통해 직접 작용하고, 단맛과 쓴맛은 G단백질 결합 수용체를 통해 작용하며, 고소한 맛은 글루탐산염에 [citation needed]의해 활성화된다.미각 화학 감지는 혀뿐만 아니라 식욕 조절, 면역 반응,[17] 위장 운동과 관련된 여러 이펙터 시스템에 감각 정보를 전달하는 장 상피의 다른 세포에도 존재합니다.
  • Chemoreception 연락처:접촉 화학 수용체는 자극에 대한 수용체의 물리적 접촉에 따라 달라진다.수용체는 돌기 끝에 단일 모공을 가지거나 돌기 끝에 가까운 짧은 털이나 원추체입니다.그들은 단성 수용체로 알려져 있다.어떤 수용체는 유연한 반면, 다른 수용체는 경직되어 접촉해도 구부러지지 않는다.그것들은 주로 입에서 발견되지만, 일부 곤충의 더듬이나 다리에서도 발생할 수 있습니다.수용체의 모공 근처에 수상돌기의 집합이 있지만, 이러한 수상돌기의 분포는 검사되는 유기체에 따라 달라집니다.수상돌기에서 신호를 전달하는 방법은 유기체와 반응하는 화학 물질에 따라 다릅니다.

환경으로부터의 입력이 유기체의 생존에 중요한 경우에는 입력이 검출되어야 한다.모든 생명 과정은 궁극적으로 화학에 기초하기 때문에 외부 입력의 검출과 전달이 화학적인 사건을 수반하는 것은 당연합니다.환경의 화학 작용은 물론 생존과 관련이 있으며 외부로부터의 화학 물질 투입을 감지하는 것은 세포 화학 [citation needed]물질과 직접적으로 연결될 수 있다.

화학 감각은 먹이, 서식지, 짝을 포함한 동식물, 포식자를 탐지하는 데 중요하다.예를 들어, 냄새나 페로몬과 같은 포식자의 식량원의 방출은 공기나 식량원이 있었던 표면에 있을 수 있다.머리에 있는 세포들, 보통 공기 통로나 입에는 배출물과 접촉하면 변하는 화학 수용체가 표면에 있다.화학 또는 전기화학적 형태로 중앙처리장치, 뇌 또는 척수로 전달됩니다.그 결과 중추신경계로부터 나온 결과물은 음식을 섭취하고 [citation needed]생존을 증진시킬 신체 행동을 만든다.

생리학

  • 경동맥과 대동맥은 주로 PCO와2+ H 이온 농도의 변화를 감지한다.또한 O의 부분2 압력 감소도 감지하지만 PCO2 및 H+ 이온 농도보다 낮습니다.
  • 화학수용체 트리거 구역은 혈액에 의해 전달되는 약물이나 호르몬으로부터 입력을 받아 구토 중추(리마 후 영역)와 통신하여 [citation needed]구토를 유도하는 뇌수질 영역이다.
  • 1차 섬모는 화학감작에 중요한 역할을 한다.성인 조직에서 이러한 섬모는 조직 손상과 같은 외부 자극에 반응하여 세포 증식을 조절합니다.인간에게서, 1차 섬모의 부적절한 기능은 [9]섬모증으로 알려진 중요한 질병과 관련이 있다.

호흡 제어

ASICs라고 불리는 특정 화학 수용체는 혈액 속의 이산화탄소 수치를 감지합니다.이를 위해, 그들은 혈중 수소 이온의 농도를 모니터링하여 혈중 pH를 낮춘다.이것은 이산화탄소 농도 상승의 직접적인 결과일 수 있는데, 이는 탄산 무수분해효소가 존재하는 상태에서 수성 이산화탄소가 반응하여 양성자와 중탄산 [citation needed]이온을 형성하기 때문입니다.

그 반응은 호흡 중추(수질 내)가 각각 늑간 신경과 골간 신경을 통해 외부 늑간 근육과 횡격막에 신경 자극을 보내 흡입 중 호흡 속도와 폐의 볼륨을 증가시키는 것이다.

호흡의 깊이와 리듬을 조절하는 화학수용체는 두 [citation needed]가지로 나뉜다.

  • 중앙 화학 수용체는 수질의 복측 표면에 위치하며 뇌척수액의 pH 변화를 감지합니다.그들은 또한 과탄산소 저산소증(증가된2 CO, 감소된 O2)에 반응하는 것으로 실험적으로 나타났고, 결국 둔감화되는데, 이는 부분적으로 뇌척수액(CSF)에서 중탄산염의 재배포와 [18]중탄산염의 신장 배설 증가에 기인한다.이것들은 pH와 [19]CO에2 민감합니다.
  • 말초 화학 수용체: 대동맥과 경동맥 몸체로 구성됩니다.대동맥 몸은 혈중 산소와 이산화탄소의 변화를 감지하지만 pH의 변화는 감지하지 못하고, 경동맥은 이 세 가지를 모두 감지한다.그들은 둔감해지지 않는다.호흡수에 미치는 영향은 중앙 화학 [citation needed]수용체보다 작습니다.

심박수

화학수용체가 심박수에 자극을 주는 것에 대한 반응은 복잡하다.심장이나 근처의 큰 동맥에 있는 화학 수용체와 폐에 있는 화학 수용체는 심장 박동에 영향을 줄 수 있습니다.이들 말초 화학수용체가 감소된2 O, 증가된2 CO 및 감소된 pH를 감지함으로써 활성화되는 것은 미주 및 설인 신경에 의해 뇌간수질에 심장중추로 전달된다.이것은 심장의 교감 신경 자극을 증가시키고 그에 [20]따라 대부분의 경우 심장 박동수와 수축성의 증가를 증가시킨다.이러한 요인에는 환기 증가로 인한 스트레치 수용체의 활성화와 순환하는 카테콜아민의 방출이 포함된다.

그러나 호흡 활동이 정지된 경우(예: 높은 경추 척수 손상 환자의 경우), 일시적 과모증 및 저산소증에 대한 일차 심장 반사는 질 자극을 통한 심도 서맥 및 관상 동맥 혈관 확장이며 교감 자극에 [21]의한 전신 혈관 수축이다.정상적인 경우, 화학수용체 활성화에 대한 반응으로 호흡 활동이 반사적으로 증가하면, 심혈관계 시스템의 교감 활동이 증가하여 심박수와 수축성을 증가시킨다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Kumar, Prem; Prabhakar, Nanduri R. (January 2012). "Peripheral Chemoreceptors: Function and Plasticity of the Carotid Body". Comprehensive Physiology. 2 (1): 141–219. doi:10.1002/cphy.c100069. ISBN 978-0-470-65071-4. PMC 3919066. PMID 23728973.
  2. ^ a b Rawson, Nancy E.; Yee, Karen K. (2006). "Transduction and Coding". Taste and Smell. Advances in Oto-Rhino-Laryngology. Vol. 63. pp. 23–43. doi:10.1159/000093749. ISBN 3-8055-8123-8. PMID 16733331.
  3. ^ Saunders, Cecil J.; Christensen, Michael; Finger, Thomas E.; Tizzano, Marco (22 April 2014). "Cholinergic neurotransmission links solitary chemosensory cells to nasal inflammation". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (16): 6075–6080. Bibcode:2014PNAS..111.6075S. doi:10.1073/pnas.1402251111. PMC 4000837. PMID 24711432.
  4. ^ Nurse, Colin A.; Piskuric, Nikol A. (January 2013). "Signal processing at mammalian carotid body chemoreceptors". Seminars in Cell & Developmental Biology. 24 (1): 22–30. doi:10.1016/j.semcdb.2012.09.006. PMID 23022231.
  5. ^ Hazelbauer, Gerald L.; Falke, Joseph J.; Parkinson, John S. (January 2008). "Bacterial chemoreceptors: high-performance signaling in networked arrays". Trends in Biochemical Sciences. 33 (1): 9–19. doi:10.1016/j.tibs.2007.09.014. ISSN 0968-0004. PMC 2890293. PMID 18165013.
  6. ^ Bi, Shuangyu; Lai, Luhua (February 2015). "Bacterial chemoreceptors and chemoeffectors". Cellular and Molecular Life Sciences. 72 (4): 691–708. doi:10.1007/s00018-014-1770-5. ISSN 1420-9071. PMID 25374297. S2CID 15976114.
  7. ^ Samanta, Dipanjan; P. Borbat, Peter; Dzikovski, Boris; H. Freed, Jack; R. Crane, Brian (9 February 2015). "Bacterial chemoreceptor dynamics correlate with activity state and are coupled over long distances". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (8): 2455–2460. Bibcode:2015PNAS..112.2455S. doi:10.1073/pnas.1414155112. PMC 4345563. PMID 25675479.
  8. ^ Krell, Tino (1 April 2007). "Exploring the (Almost) Unknown: Archaeal Two-Component Systems". Journal of Bacteriology. 200 (7). doi:10.1128/JB.00774-17. PMC 5847645. PMID 29339416.
  9. ^ a b Satir, Peter; Christensen, Søren T. (2008). "Structure and function of mammalian cilia". Histochemistry and Cell Biology. 129 (6): 687–93. doi:10.1007/s00418-008-0416-9. PMC 2386530. PMID 18365235.
  10. ^ R. Mitchell, David (10 April 2012). "The evolution of eukaryotic cilia and flagella as motile and sensory organelles". Advances in Experimental Medicine and Biology. 607: 130–140. doi:10.1007/978-0-387-74021-8_11. ISBN 978-0-387-74020-1. PMC 3322410. PMID 17977465.
  11. ^ Zipfel, Cyril (July 2014). "Plant pattern-recognition receptors". Trends in Immunology. 35 (7): 345–351. doi:10.1016/j.it.2014.05.004. PMID 24946686.
  12. ^ Haffani, Yosr Z.; Silva, Nancy F.; Goring, Daphne R. (2 February 2011). "Receptor kinase signalling in plants". Canadian Journal of Botany. 82: 1–15. doi:10.1139/b03-126. S2CID 53062169.
  13. ^ Armitage, Lynne; Leyser, Ottoline (2021). "Plant hormone receptors". Access Science. doi:10.1036/1097-8542.900137.
  14. ^ Shi, P.; Zhang, J. (2009). "Extraordinary Diversity of Chemosensory Receptor Gene Repertoires Among Vertebrates". Chemosensory Systems in Mammals, Fishes, and Insects. Results and Problems in Cell Differentiation. Vol. 47. pp. 57–75. doi:10.1007/400_2008_4. ISBN 978-3-540-69918-7. PMID 19145414.
  15. ^ a b Chapman, R. F. (1998). "Chemoreception". The Insects: Structure and Function. Cambridge University Press. pp. 636–654. ISBN 978-0-521-57890-5.
  16. ^ Haupt, S. Shuichi; Sakurai, Takeshi; Namiki, Shigehiro; Kazawa, Tomoki; Kanzaki, Ryohei (2010). "Olfactory information processing in moths". The Neurobiology of Olfaction. CRC Press/Taylor & Francis. ISBN 9781420071979. PMID 21882429.
  17. ^ Steensels, S.; Depoortere, I. (10 February 2018). "Chemoreceptors in the Gut". Annual Review of Physiology. 80 (1): 117–141. doi:10.1146/annurev-physiol-021317-121332. PMID 29029594.
  18. ^ Lumb, Andrew B.; Horner, Deborah (2013). "Pulmonary Physiology". Pharmacology and Physiology for Anesthesia. pp. 445–457. doi:10.1016/B978-1-4377-1679-5.00025-9. ISBN 9781437716795.
  19. ^ "Central Chemoreceptors". pathwaymedicine.org. Retrieved 2021-03-16.
  20. ^ "Chapter 4". www.columbia.edu. Retrieved 2017-01-29.
  21. ^ Berk, James L.; Levy, Matthew N. (1977). "Profound Reflex Bradycardia Produced by Transient Hypoxia or Hypercapnia in Man". European Surgical Research. 9 (2): 75–84. doi:10.1159/000127928. PMID 852474.

외부 링크

Wikisource는 1920년 Americana 백과사전의 Chemoreceptor에 대한 기사를 가지고 있다.