ТЕРМОРЕЦЕПТОРИ: ПРИ ХОРА, ЖИВОТНИ, РАСТЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На терморецепторите са тези рецептори, които притежават много живи организми възприемащи стимули отношение наоколо. Те не са характерни само за животните, защото растенията също трябва да регистрират условията на околната среда, които ги заобикалят.

Откриването или възприемането на температура е една от най-важните сензорни функции и често е от съществено значение за оцеляването на видовете, тъй като им позволява да реагират на топлинните промени, характерни за средата, където се развиват.

Crotalus willardi, с една от двете характерни черепни ями (терморецептори), видими между носа и окото. Робърт С. Симънс.

Проучването му включва важна част от сензорната физиология и при животни то започва около 1882 г., благодарение на експерименти, които са в състояние да свържат топлинни усещания с локално стимулиране на чувствителни места върху човешката кожа.

При хората има терморецептори, които са доста специфични по отношение на термичните стимули, но има и други, които реагират както на „студени“, така и на „горещи“ стимули, както и на някои химикали като капсаицин и ментол (които произвеждат подобни стимули). до горещи и студени усещания).

При много животни терморецепторите също реагират на механични стимули и някои видове използват тези, за да си набавят храната.

За растенията наличието на протеини, известни като фитохроми, е от съществено значение за термичното възприятие и свързаните с него реакции на растежа.

Терморецептори при хора

Човешките същества, подобно на други животни от бозайници, притежават поредица от рецептори, които им позволяват да се свържат по-добре с околната среда чрез така наречените „специални сетива“.

Тези "рецептори" са нищо повече от крайните порции дендрити, които отговарят за възприемането на различните стимули на околната среда и предаването на такава сензорна информация на централната нервна система ("свободни" части на сетивни нерви).

4 Модели за структурата на сетивната система при хората (Източник: Shigeru23 чрез Wikimedia Commons)

Тези рецептори се класифицират, в зависимост от източника на стимула, като екстероцептори, проприоцептори и интероцептори.

Енсероцепторите са по-близо до повърхността на тялото и "усещат" заобикалящата ги среда. Има няколко вида: тези, които възприемат температура, допир, натиск, болка, светлина и звук, вкус и мирис, например.

Проприоцепторите са специализирани в предаването на стимули, свързани с пространството и движението към централната нервна система, междувременно интероцепторите са отговорни за изпращане на сензорни сигнали, които се генерират вътре в органите на тялото.

Exteroceptors

В тази група има три типа специални рецептори, известни като механорецептори, терморецептори и ноцицептори, способни да реагират съответно на допир, температура и болка.

При хората терморецепторите имат способността да реагират на температурни разлики от 2 ° C и се класифицират в топлинни рецептори, студени рецептори и чувствителни към температурата ноцицептори.

- Топлинните рецептори не са правилно идентифицирани, но се смята, че те съответстват на "голи" окончания на нервните влакна (не миелинизирани), способни да реагират на повишена температура.

- Студените терморецептори възникват от миелинизираните нервни окончания, които се разклоняват и се намират главно в епидермиса.

- Ноцицепторите са специализирани в отговор на болка поради механичен, термичен и химичен стрес; Това са миелинизирани окончания на нервните влакна, които са разклонени в епидермиса.

Терморецептори при животни

Животните, както и хората, също зависят от различни видове рецептори, за да възприемат околната среда около тях. Разликата между терморецепторите на хората в сравнение с тези на някои животни е, че животните често имат рецептори, които реагират както на термични, така и на механични стимули.

Такъв е случаят с някои рецептори по кожата на риби и земноводни, на някои котешки и маймуни, които могат да реагират по подобен начин на механична и термична стимулация (поради високи или ниски температури).

При безгръбначните животни възможно е съществуването на термични рецептори също е експериментално доказано, но отделянето на прост физиологичен отговор на топлинен ефект от реакцията, генерирана от специфичен рецептор, не винаги е лесно.

По-конкретно, „доказателствата“ сочат, че много насекоми и някои ракообразни възприемат топлинни изменения в средата си. Пиявиците също имат специални механизми за откриване на присъствието на топлокръвни гостоприемници и са единствените безгръбначни безгръбначни, където това е доказано.

По същия начин няколко автори посочват възможността някои ектопаразити на топлокръвни животни да открият присъствието на техните домакини в близост, въпреки че това не е проучено много.

В гръбначни животни като някои видове змии и някои кръвосмучещи прилепи (които се хранят с кръв) има инфрачервени рецептори, способни да реагират на „инфрачервените“ термични стимули, излъчвани от тяхната топлокръвна плячка.

Снимка на кръвосмучеща прилеп („вампир“) прилеп (Източник: Ltshears via Wikimedia Commons)

Прилепите на "вампир" ги имат на лицето си и им помагат да определят присъствието на копитни животни, които служат за храна, междувременно "примитивните" босове и някои видове отровни кроталини ги имат върху кожата си и това са свободни нервни окончания, които те се разклоняват.

Как работят?

Терморецепторите работят по почти или по един и същи начин при всички животни и те го правят по същество, за да кажат на организма, от когото са част, каква е околната температура.

Както беше обсъдено, тези рецептори всъщност са нервни терминали (краищата на невроните, свързани с нервната система). Електрическите сигнали, генерирани в последните няколко милисекунди, и тяхната честота са силно зависими от околната температура и излагането на резки промени в температурата.

При условия на постоянна температура, терморецепторите на кожата са постоянно активни, изпращайки сигнали до мозъка, за да генерират необходимите физиологични реакции. Когато се получи нов стимул, се генерира нов сигнал, който може или не може да продължи, в зависимост от неговата продължителност.

Топлочувствителни йонни канали

Термичното възприятие започва с активирането на терморецепторите в нервните окончания на периферните нерви в кожата на бозайниците. Термичният стимул активира йонно-зависимите йонни канали в аксоновите клеми, което е от съществено значение за възприемането и предаването на стимула.

Тези йонни канали са протеини, които принадлежат към семейство канали, известни като "чувствителни към топлина йонни канали" и тяхното откриване е позволило механизма на топлинното възприятие да бъде изяснен в по-голяма дълбочина.

Молекулярна идентичност на нервите, които реагират на студ или топлина в зависимост от експресията на чувствителни към топлината йонни канали (Източник: Дейвид Д. Маккеми чрез Wikimedia Commons)

Нейната задача е да регулира потока на йони като калций, натрий и калий към и от термични рецептори, което води до формиране на потенциал за действие, което води до нервен импулс към мозъка.

Терморецептори в растенията

За растенията е от съществено значение да могат да открият всякакви топлинни промени, които се случват в околната среда и да издадат отговор.

Някои изследвания на термичното възприятие при растенията разкриха, че често зависи от протеини, наречени фитохроми, които също участват в контрола на множество физиологични процеси във висшите растения, сред които са покълването и развитието на разсад, т.е. цъфтеж и т.н.

Фитохромите играят важна роля за определяне на вида на радиационните растения, които са подложени и са способни да действат като молекулни „превключватели“, които се включват при пряка светлина (с висок дял на червена и синя светлина) или които се изключват на сянка (висок дял на "далеч червено" лъчение).

Схематично представяне на активен (Pr) и неактивен (Pfr) фитохром (Източник: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de през Wikimedia Commons)

Активирането на някои фитохроми насърчава „компактен“ растеж и инхибира удължаването, като действа като транскрипционни фактори за гените, участващи в тези процеси.

Доказано е обаче, че в някои случаи активирането или инактивирането на фитохромите може да бъде независимо от лъчението (червена или далеч червена светлина), което е известно като „реакция на тъмна реверсия“, чиято скорост очевидно зависи от температура.

Високите температури насърчават бързото инактивиране на някои фитохроми, причинявайки им да спрат да действат като транскрипционни фактори, насърчавайки растежа чрез удължаване.

Препратки

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Безгръбначни (№ QL 362. B78 2003). Бейсингстоук.
2. Feher, JJ (2017). Количествена физиология на човека: увод. Академична преса.
3. Hensel, H. (1974). Терморецепторите. Годишен преглед на физиологията, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. Ню Йорк: McGraw-Hill.
5. М. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Фитохром В интегрира светлинни и температурни сигнали в арабидопсис. Наука, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., and Hensel, H. (2018). Енциклопедия Британика. Произведено на 4 декември 2019 г. на www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Джан, X. (2015). Молекулярни сензори и модулатори на термоцепция. Канали, 9 (2), 73-81.