TERMORECEPTORER: HOS MENNESKER, I DYR, I PLANTER - BIOLOGI - 2025

De thermoreceptors er de reseptorene som besitter mange levende organismer oppfatte stimuli vilkår rundt. De er ikke bare typiske for dyr, fordi planter også trenger å registrere miljøforholdene som omgir dem.

Oppdagelse eller oppfatning av temperatur er en av de viktigste sensoriske funksjonene og er ofte avgjørende for overlevelse av arter, siden det lar dem svare på de termiske endringene som er typiske for miljøet der de utvikler seg.

Crotalus willardi, med en av de to særegne kraniale gropene (termoreseptorer) synlig mellom nesen og øyet. Robert S. Simmons.

Studien hans inkluderer en viktig del av sensorisk fysiologi, og hos dyr begynte den rundt året 1882, takket være eksperimenter som var i stand til å assosiere termiske sensasjoner med lokal stimulering av sensitive steder på menneskets hud.

Hos mennesker er det termoreceptorer som er ganske spesifikke med hensyn til termiske stimuli, men det er også andre som reagerer på både "kalde" og "varme" stimuli, så vel som for noen kjemikalier som capsaicin og mentol (som gir lignende stimuli). til varme og kalde sensasjoner).

Hos mange dyr reagerer termoreceptorer også på mekaniske stimuli, og noen arter bruker disse for å få maten.

For planter er tilstedeværelsen av proteiner kjent som fytokrom viktig for termisk persepsjon og vekstresponsene som er forbundet med det.

Termoreceptorer hos mennesker

Mennesker har, som andre pattedyr, en serie reseptorer som lar dem bedre forholde seg til miljøet gjennom det som har blitt kalt de "spesielle sansene".

Disse "reseptorene" er ikke noe mer enn de endelige delene av dendritter med ansvar for å oppfatte de forskjellige miljøstimulene og overføre slik sensorisk informasjon til sentralnervesystemet ("frie" deler av sensoriske nerver).

4 modeller for strukturen til det sensoriske systemet hos mennesker (Kilde: Shigeru23 via Wikimedia Commons)

Avhengig av kilden til stimulansen klassifiseres disse reseptorene som exteroceptors, proprioceptors og interoceptors.

Eksteroceptorene er nærmere overflaten på kroppen og "sanser" omgivelsene. Det er flere typer: de som for eksempel oppfatter temperatur, berøring, trykk, smerte, lys og lyd, smak og lukt.

Proprioseptorer er spesialiserte i overføring av stimuli relatert til rom og bevegelse mot sentralnervesystemet, i mellomtiden er interoceptorene ansvarlige for å sende sensoriske signaler som genereres i kroppens organer.

Exteroceptors

I denne gruppen er det tre typer spesielle reseptorer kjent som mekanoreceptors, termoreceptors og nociceptors, i stand til å reagere på henholdsvis berøring, temperatur og smerte.

Hos mennesker har termoreseptorer evnen til å reagere på temperaturforskjeller på 2 ° C og er underklassifisert i varmemottakere, kalde reseptorer og temperatursensitive nociceptorer.

- Varmereseptorer er ikke blitt identifisert riktig, men det antas at de tilsvarer "nakne" nervefiberender (ikke myelinert) som er i stand til å svare på økt temperatur.

- Kalde termoreseptorer oppstår fra myeliniserte nerveender som forgrener seg og finnes hovedsakelig i overhuden.

- Nociceptorer er spesialiserte i å svare på smerter på grunn av mekanisk, termisk og kjemisk belastning; Dette er myelinerte nervefiberender som er forgrenet i overhuden.

Termoreceptorer hos dyr

Dyr, så vel som mennesker, er også avhengige av forskjellige typer reseptorer for å oppfatte miljøet rundt seg. Forskjellen mellom termoreceptorene til mennesker med hensyn til de hos noen dyr er at dyr ofte har reseptorer som reagerer på både termiske og mekaniske stimuli.

Slik er tilfellet for noen reseptorer på huden til fisk og amfibier, av noen kattedyr og aper, som er i stand til å svare på mekanisk og termisk stimulering (på grunn av høye eller lave temperaturer).

Hos virvelløse dyr er muligens eksistens av termiske reseptorer også blitt demonstrert eksperimentelt. Imidlertid er det ikke alltid like enkelt å skille en enkel fysiologisk respons på en termisk effekt fra responsen generert av en spesifikk reseptor.

Spesielt indikerer "bevisene" at mange insekter og noen krepsdyr oppfatter termiske variasjoner i miljøet. Leeches har også spesielle mekanismer for å oppdage tilstedeværelsen av varmblodige verter og er de eneste hvirvelløse dyr uten leddyr der dette er påvist.

På samme måte påpeker flere forfattere muligheten for at noen ektoparasitter av varmblodige dyr kan oppdage tilstedeværelsen av vertene sine i nærheten, selv om dette ikke har blitt studert mye.

I virveldyr som noen arter av slanger og visse blodsugende flaggermus (som lever av blod), er det infrarøde reseptorer som er i stand til å reagere på de “infrarøde” termiske stimuli som sendes ut av deres varmblodige byttedyr.

Fotografi av en blodsugende ("vampyr") flaggermus (Kilde: Ltshears via Wikimedia Commons)

"Vampyr" flaggermusene har dem på ansiktet og hjelper dem med å bestemme tilstedeværelsen av hovdyrene som tjener som mat, i mellomtiden har de "primitive" boasene og noen arter av giftige crotalines dem på huden, og disse er frie nerveender de forgrener seg.

Hvordan fungerer de?

Termoreceptorer fungerer mer eller mindre på samme måte hos alle dyr, og de gjør det i hovedsak for å fortelle organismen som de er en del av den omgivende temperaturen er.

Som diskutert, er disse reseptorene egentlig nerveterminaler (endene av nevroner koblet til nervesystemet). De elektriske signalene som genereres i disse varer bare noen få millisekunder, og deres frekvens er svært avhengig av omgivelsestemperaturen og eksponering for plutselige temperaturendringer.

Under konstante temperaturforhold er hudens termoreseptorer konstant aktive, og sender signaler til hjernen for å generere de nødvendige fysiologiske responsene. Når en ny stimulans mottas, genereres et nytt signal, som kanskje ikke kan vare, avhengig av varighet.

Varmefølsomme ionekanaler

Termisk persepsjon begynner med aktivering av termoreseptorer i nerveenderne av perifere nerver i huden til pattedyr. Den termiske stimulansen aktiverer temperaturavhengige ionekanaler i aksonterminalene, noe som er essensielt for oppfatning og overføring av stimulusen.

Disse ionekanalene er proteiner som tilhører en familie av kanaler kjent som "varmefølsomme ionekanaler", og deres oppdagelse har gjort det mulig å belyse mekanismen for termisk persepsjon i større dybde.

Molekylær identitet på nerver som reagerer på kulde eller varme avhengig av uttrykk for varmefølsomme ionekanaler (Kilde: David D. McKemy via Wikimedia Commons)

Dens jobb er å regulere strømmen av ioner som kalsium, natrium og kalium til og fra termiske reseptorer, noe som fører til dannelse av et handlingspotensial som resulterer i en nerveimpuls til hjernen.

Termoreceptorer i planter

For planter er det også viktig å kunne oppdage enhver termisk endring som skjer i miljøet og gi et svar.

Noe forskning om termisk persepsjon i planter har avslørt at det ofte avhenger av proteiner som kalles fytokromer, som også deltar i kontrollen av flere fysiologiske prosesser i høyere planter, blant annet er spiring og utvikling av frøplanter, blomstring, etc.

Fytokromer spiller en viktig rolle i å bestemme hvilken type strålingsanlegg som blir utsatt for og er i stand til å fungere som molekylære "brytere" som slås på under direkte lys (med en høy andel rødt og blått lys), eller som slår seg av i skyggen (høy andel "langt rød" stråling).

Skjematisk fremstilling av en aktiv (Pr) og en inaktiv (Pfr) fytokrom (Kilde: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de via Wikimedia Commons)

Aktivering av noen fytokromer fremmer "kompakt" vekst og hemmer forlengelse ved å fungere som transkripsjonsfaktorer for genene som er involvert i disse prosessene.

Imidlertid er det bevist at aktivering eller inaktivering av fytokromer i noen tilfeller kan være uavhengig av stråling (rødt eller langt rødt lys), som er kjent som den "mørke reverseringsreaksjonen", hvis hastighet tilsynelatende avhenger av temperatur.

Høye temperaturer fremmer rask inaktivering av noen fytokromer, noe som får dem til å slutte å fungere som transkripsjonsfaktorer, noe som fremmer vekst ved forlengelse.

referanser

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Virvelløse dyr (nr. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Kvantitativ menneskelig fysiologi: en introduksjon. Akademisk presse.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Årlig gjennomgang av fysiologi, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Virveldyr: komparativ anatomi, funksjon, evolusjon. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Fytokrom B integrerer lys- og temperatursignaler i Arabidopsis. Vitenskap, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Hentet 4. desember 2019 på www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Molekylære sensorer og modulatorer for termorepsjon. Kanaler, 9 (2), 73-81.