TERMORECEPTORI: KOD LJUDI, KOD ŽIVOTINJA, U BILJKAMA - BIOLOGIJA - 2026

U thermoreceptors su oni receptori koji posjeduju mnoge životne organizme doživljavanja osjeta uvjete okolo. Nisu samo tipične za životinje, jer i biljke trebaju registrirati uvjete u okruženju.

Otkrivanje ili percepcija temperature jedna je od najvažnijih osjetilnih funkcija i često je ključna za opstanak vrsta, jer im omogućuje da reagiraju na toplinske promjene tipične za okoliš u kojem se razvijaju.

Crotalus willardi, s jednim od dva karakteristična kranijalna jama (termoreceptori) vidljivim između nosa i oka. Robert S. Simmons.

Njegova studija uključuje važan dio osjetilne fiziologije, a kod životinja je započela oko 1882. zahvaljujući eksperimentima koji su mogli povezati toplinske senzacije s lokaliziranom stimulacijom osjetljivih mjesta na ljudskoj koži.

Kod ljudi postoje termoreceptori koji su poprilično specifični u pogledu toplinskih podražaja, ali postoje i drugi koji reagiraju i na „hladne“ i na „vruće“ podražaje, kao i na neke kemikalije, poput kapsaicina i mentola (koji proizvode slične podražaje). do toplih i hladnih osjeta).

Kod mnogih životinja, termoreceptori također reagiraju na mehaničke podražaje i neke vrste ih koriste kako bi dobili svoju hranu.

Za biljke je prisutnost proteina poznatih kao fitohromi ključna za toplinsku percepciju i rast rasta koji je s njom povezan.

Termoreceptori kod ljudi

Ljudska bića, poput ostalih sisavaca, posjeduju niz receptora koji im omogućavaju da se bolje odnose prema okolini kroz ono što se naziva "posebnim osjetilima".

Ti "receptori" nisu ništa drugo do konačni dijelovi dendrita koji su zaduženi za opažanje različitih podražaja iz okoline i prijenos takvih senzornih informacija u središnji živčani sustav ("slobodni" dijelovi osjetilnih živaca).

4 Modeli strukture osjetilnog sustava kod ljudi (Izvor: Shigeru23 putem Wikimedia Commons)

Ti se receptori klasificiraju, ovisno o izvoru podražaja, kao eksstroceptori, proprioceptori i interoceptori.

Ekstroceptori su bliži površini tijela i "osjete" okolno okruženje. Postoji nekoliko vrsta: one koje primjećuju temperaturu, dodir, pritisak, bol, svjetlost i zvuk, okus i miris.

Proprioceptori su specijalizirani za prijenos podražaja povezanih s prostorom i kretanjem prema središnjem živčanom sustavu, u međuvremenu su interoceptori zaduženi za slanje senzornih signala koji se stvaraju unutar tjelesnih organa.

Exteroceptors

U ovoj skupini postoje tri vrste posebnih receptora poznatih kao mehanoreceptori, termoreceptori i nociceptori, koji mogu reagirati na dodir, temperaturu i bol.

U ljudi, termoreceptori imaju mogućnost reagiranja na temperaturne razlike od 2 ° C i podklasificiraju se u receptore topline, receptore za hladnoću i nociceptore osjetljive na temperaturu.

- Receptori topline nisu pravilno identificirani, ali smatra se da odgovaraju "golim" završecima živčanih vlakana (nisu mijelinizirani) koji mogu reagirati na povišenu temperaturu.

- Hladni termoreceptori nastaju iz mijeliniziranih živčanih završetaka koji se granaju i nalaze se uglavnom u epidermi.

- nociceptori su specijalizirani za reagiranje na bol zbog mehaničkog, toplinskog i kemijskog stresa; To su mijelinizirani završeci živčanih vlakana koji su razgranati u epidermi.

Termoreceptori u životinjama

Životinje, kao i ljudi, također ovise o različitim vrstama receptora kako bi percipirali okoliš oko sebe. Razlika između termoreceptora ljudi u odnosu na one nekih životinja je u tome što životinje često imaju receptore koji reagiraju i na toplotne i na mehaničke podražaje.

Takav je slučaj s nekim receptorima na koži riba i vodozemaca, s nekim mačkama i majmunima koji mogu reagirati na mehaničku i toplinsku stimulaciju (zbog visokih ili niskih temperatura).

Kod beskralježnjaka je moguće eksperimentalno dokazano postojanje toplinskih receptora, međutim, odvajanje jednostavnog fiziološkog odgovora na toplinski učinak od odgovora određenog receptora nije uvijek jednostavno.

Konkretno, "dokazi" upućuju na to da mnogi insekti i neki rakovi opažaju toplinske promjene u svom okolišu. Pijavice također imaju posebne mehanizme za otkrivanje prisutnosti toplokrvnih domaćina i jedini su beskralješnjaci koji nisu člankonožac gdje se to pokazalo.

Isto tako, nekoliko autora ističe mogućnost da neki ektoparaziti toplokrvnih životinja mogu otkriti prisutnost svojih domaćina u blizini, iako to nije mnogo istraženo.

Kod kralježnjaka poput nekih vrsta zmija i nekih šišmiša koji usisavaju krv (koji se hrane krvlju) postoje infracrveni receptori koji mogu reagirati na "infracrvene" toplotne podražaje koje emituje njihov toplokrvni plijen.

Fotografija šišmiša ("vampira") koji sisa krv (Izvor: Ltshears via Wikimedia Commons)

Šišmiši „vampiri“ imaju ih na licu i pomažu im da utvrde prisustvo kopitara koji služe kao hrana, u međuvremenu ih „primitivne“ bobe i neke vrste otrovnog krotalina imaju na svojoj koži i to su slobodni živčani završetci oni se ispostave.

Kako djeluju?

Termoreceptori djeluju na manje ili više jednak način kod svih životinja i oni to rade u osnovi da bi rekli organizmu čiji su oni dio kakva je okolna temperatura.

Kao što se raspravljalo, ti su receptori zapravo živčani terminali (krajevi neurona spojenih na živčani sustav). Električni signali generirani u ovih posljednjih samo nekoliko milisekundi i njihova frekvencija jako ovise o temperaturi okoline i izloženosti naglim promjenama temperature.

U uvjetima stalne temperature kožni termoreceptori su stalno aktivni, šaljući mozak signale za stvaranje potrebnih fizioloških reakcija. Kad se primi novi podražaj, generira se novi signal koji može ili ne mora trajati, ovisno o njegovom trajanju.

Kanali osjetljivi na toplinu

Toplinska percepcija započinje aktiviranjem termoreceptora u živčanim završecima perifernih živaca u koži sisavaca. Toplinski stimulans aktivira ionske kanale ovisne o temperaturi u aksonskim terminalima, što je bitno za percepciju i prijenos podražaja.

Ti ionski kanali su bjelančevine koje pripadaju obitelji kanala poznatih kao "ionski kanali osjetljivi na toplinu" pa je njihovo otkriće omogućilo da mehanizam toplinske percepcije bude rasvijetljen u većoj dubini.

Molekularni identitet živaca koji reagiraju na hladnoću ili toplinu ovisno o izrazu ionskih kanala osjetljivih na toplinu (Izvor: David D. McKemy putem Wikimedia Commons)

Njezin je zadatak regulirati protok iona poput kalcija, natrija i kalija do termičkih receptora i iz njih, što dovodi do stvaranja akcijskog potencijala koji rezultira živčanim impulsom do mozga.

Termoreceptori u biljkama

Za biljke je također bitno da mogu otkriti sve toplinske promjene koje se događaju u okolišu i izdati odgovor.

Neka istraživanja toplinske percepcije u biljkama otkrila su da ona često ovisi o proteinima zvanim fitohromi, koji također sudjeluju u kontroli višestrukih fizioloških procesa u višim biljkama, među kojima su klijanje i razvoj sadnica, cvatnja itd.

Fitohromi igraju važnu ulogu u određivanju vrste zračenja kojima su izložene i sposobne su djelovati kao molekularni „prekidači“ koji se uključuju pod izravnim svjetlom (s velikim udjelom crvene i plave svjetlosti) ili se isključuju u hladu (visok udio „daleko crvenog“ zračenja).

Shematski prikaz aktivnog (Pr) i neaktivnog (Pfr) fitohroma (Izvor: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de putem Wikimedia Commonsa)

Aktivacija nekih fitohroma potiče „kompaktan“ rast i inhibira produženje djelujući kao faktori transkripcije za gene koji su uključeni u ove procese.

Međutim, dokazano je da u nekim slučajevima aktivacija ili inaktivacija fitohroma može biti neovisna o zračenju (crveno ili jako crveno svjetlo), poznato kao "reakcija tamne reverzije", čija brzina očito ovisi o temperatura.

Visoke temperature potiču brzu inaktivaciju nekih fitohroma, uzrokujući da oni prestanu djelovati kao faktori transkripcije, potičući rast izduživanjem.

Reference

1. Brusca, RC, i Brusca, GJ (2003). Beskralježnjaci (br. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Kvantitativna fiziologija čovjeka: uvod. Akademska štampa.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Godišnji pregled fiziologije, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Kralježnjaci: komparativna anatomija, funkcija, evolucija. 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. Fitohrom B integrira svjetlosne i temperaturne signale u Arabidopsis. Znanost, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A. i Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Preuzeto 4. prosinca 2019. na www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Molekularni senzori i modulatori termorecepcije. Kanali, 9 (2), 73-81.