Хеморецепторлар – химиялық заттарды сезетін, биологиялық сигналдар тудыратын мамандырылған рецепторлар. Олар қандағы оттегі/көмірқышқыл газы деңгейін реттеуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық заттарды сезетін сенсорлық рецептор.
Sensory receptor that detects chemicals
Химорецептор, сондай-ақ хемосенсор деп те аталады, – бұл биологиялық сигналды жасау үшін химиялық затты (эндогенді немесе туындаған) түрлендіретін мамандандырылған сенсорлық рецептор. Егер химорецептор нейрон болса, бұл сигнал әрекет потенциалы түрінде, ал егер химорецептор дәм рецепторлары сияқты мамандандырылған жасуша болса, онда жүйке талшығын белсендіретін нейротрансмиттер түрінде болуы мүмкін, сондай-ақ каротид денелері сияқты ішкі перифериялық химорецептор да болып табылады. Физиологияда химорецепторлар қандағы көмірқышқыл газының деңгейінің жоғарылауы (гиперкапния) немесе қандағы оттегінің деңгейінің төмендеуі (гипоксия) сияқты қалыпты ортадағы өзгерістерді анықтайды және бұл ақпаратты орталық нерв жүйесіне жібереді, ол гомеостазды қалпына келтіру үшін организмнің реакцияларын іске қосады. Бактерияларда химорецепторлар хемотаксистің ортаға жаюында маңызды рөл атқарады.
A chemoreceptor, also known as chemosensor, is a specialized sensory receptor which transduces a chemical substance (endogenous or induced) to generate a biological signal. This signal may be in the form of an action potential, if the chemoreceptor is a neuron, or in the form of a neurotransmitter that can activate a nerve fiber if the chemoreceptor is a specialized cell, such as taste receptors, or an internal peripheral chemoreceptor, such as the carotid bodies. In physiology, a chemoreceptor detects changes in the normal environment, such as an increase in blood levels of carbon dioxide (hypercapnia) or a decrease in blood levels of oxygen (hypoxia), and transmits that information to the central nervous system which engages body responses to restore homeostasis. In bacteria, chemoreceptors are essential in the mediation of chemotaxis.
Прокариоттарда
Бактериялар химиялық рецепторлар ретінде күрделі, ұзын спиральді ақуыздарды қолданады, бұл сигналдардың жасуша мембранасы арқылы ұзақ қашықтыққа таралуына мүмкіндік береді. Химорецепторлар бактерияларға қоршаған ортадағы химиялық стимулдарға ден қоюға және осыған сәйкес қозғалыстарын реттеуге мүмкіндік береді. Археяларда трансмембраналық рецепторлар химиялық рецепторлардың барлық 57% құрайды, ал бактерияларда бұл көрсеткіш 87% жетеді. Бұл археяларда химорецепторлардың цитоплазмалық сигналдарды сезінуде маңыздырақ рөл атқаратынын көрсетеді.
Bacteria utilize complex long helical proteins as chemoreceptors, permitting signals to travel long distances across the cell's membrane. Chemoreceptors allow bacteria to react to chemical stimuli in their environment and regulate their movement accordingly. In archaea, transmembrane receptors comprise only 57% of chemoreceptors, while in bacteria the percentage rises to 87%. This is an indicator that chemoreceptors play a heightened role in the sensing of cytosolic signals in archaea.
Эукариоттарда
Көптеген сүтқоректі жасушаларында болатын бастапқы кірпікшелер жасушалық антенналар қызметін атқарады. Бұл кірпікшелердің қозғалыс функциясы сезімталдыққа мамандануы үшін жоғалады.
Primary cilia, present in many types of mammalian cells, serve as cellular antennae. The motile function of these cilia is lost in favour of their sensory specialization.
Өсімдіктердің химиорецепторлары
Өсімдіктер қоршаған ортадағы қауіпті сезіну үшін әр түрлі механизмдерге ие. Өсімдіктер патогендер мен микроорганизмдерді беткі деңгейдегі рецепторлы киназалар (PRK) арқылы анықтай алады. Сонымен қатар, лиганд байланыстырушы рецептор домендерін қамтитын рецепторға ұқсас ақуыздар (RLP) патогенмен байланысты молекулалық үлгілерді (PAMPS) және зақымданумен байланысты молекулалық үлгілерді (DAMPS) ұстап алады, бұл өсімдіктің қорғаныс жауабы үшін туа біткен иммунитетін іске қосады. Өсімдік рецепторлы киназалары өсу және гормондық индукция сияқты маңызды биохимиялық процестер үшін де қолданылады. Бұл реакциялар өсімдіктің химиялық сезімтал рецепторларымен іске қосылатын сигналдық жолдар тізбегі арқылы жүзеге асырылады. Өсімдік гормондары рецепторлары химиялық құрылым мен құрамын жеңілдету үшін өсімдік жасушаларына енгізілуі немесе жасушаның сыртында орналасуы мүмкін. Өсімдіктерге тән 5 негізгі гормон тобы бар, олар рецептормен байланысқаннан кейін мақсатты жасушаларда жауапты реакцияны тудырады. Оларға ауксин, абсциз қышқылы, гибберелин, цитокинин және этилен жатады. Байланысқаннан кейін гормондар мақсатты жауаптың қызметін күшейтуге, тежеуге немесе сақтап тұруға мүмкіндік береді.
Plants have various mechanisms to perceive danger in their environment. Plants are able to detect pathogens and microbes through surface level receptor kinases (PRK). Additionally, receptor like proteins (RLPs) containing ligand binding receptor domains capture pathogen associated molecular patterns (PAMPS) and damage associated molecular patterns (DAMPS) which consequently initiates the plant's innate immunity for a defense response. Plant receptor kinases are also used for growth and hormone induction among other important biochemical processes. These reactions are triggered by a series of signaling pathways which are initiated by plant chemically sensitive receptors. Plant hormone receptors can either be integrated in plant cells or situate outside the cell, in order to facilitate chemical structure and composition. There are 5 major categories of hormones that are unique to plants which once bound to the receptor, will trigger a response in target cells. These include auxin, abscisic acid, gibberellin, cytokinin, and ethylene. Once bound, hormones can induce, inhibit, or maintain function of the target response.
Физиологиясы
Каротидтік денелер мен аорталық денелер негізінен pCO2 және H+ иондары концентрациясының өзгеруін анықтайды. Олар сондай-ақ O2 бөлшектік қысымының төмендеуін сезінеді, бірақ pCO2 және H+ иондары концентрациясына қарағанда аз дәрежеде. Химорецепторлық триггерлік аймақ – мидың қан арқылы берілетін дәрі-дәрмектер немесе гормондардан сигнал алатын және құсу орталығымен (пострема аймағы) байланысып, құсуды тудыратын мидың бөлігі. Бастапқы кірпікшелер химиосенсация процесінде маңызды рөл атқарады. Ересек тіндерде бұл кірпікшелер сыртқы стимулдарға, мысалы, тіндік зақымдануға жауап ретінде жасушалардың көбеюін реттейді. Адамдарда бастапқы кірпікшелердің дұрыс жұмыс істемеуі цилиопатия деп аталатын маңызды аурулармен байланысты. Олар pH-қа және перифериялық химиорецепторларға сезімтал: аорталық және каротидтік денелерден тұрады. Аорталық дене қандағы оттегі мен көмірқышқыл газдың өзгеруін анықтайды, бірақ pH-ты емес, ал каротидтік дене барлығы үшін сезімтал. Олар сезімталдығын жоймайды. Олардың тыныс алу жиілігіне әсері орталық химиорецепторларға қарағанда аз.
Carotid bodies and aortic bodies detect changes primarily in pCO2 and H+ ion concentration. They also sense decrease in partial pressure of O2, but to a lesser degree than for pCO2 and H+ ion concentration. The chemoreceptor trigger zone is an area of the medulla in the brain that receives inputs from blood borne drugs or hormones, and communicates with the vomiting center (area postrema) to induce vomiting. Primary cilia play important roles in chemosensation. In adult tissues, these cilia regulate cell proliferation in response to external stimuli, such as tissue damage. In humans, improper functioning of primary cilia is associated with important diseases known as ciliopathies. These are sensitive to pH and peripheral chemoreceptors: consists of aortic and carotid bodies. Aortic body detects changes in blood oxygen and carbon dioxide, but not pH, while carotid body detects all three. They do not desensitize. Their effect on breathing rate is less than that of the central chemoreceptors.
Жүрек соғуы
Химорецепторларды стимуляциялауға жауап ретінде жүрек соғу жиілігінің өзгеруі күрделі. Жүректе немесе оған жақын ірі артериялардағы, сондай-ақ өкпедегі химорецепторлар жүрек соғу жиілігіне әсер етуі мүмкін. Оттегінің төмендеуі, көмірқышқыл газының артуы және қышқылдық деңгейдің (pH) төмендеуі сезілген кезде осы перифериялық химорецепторлардың белсенділігі блуждающий және тіл-жұтқыншақ жүйкелері арқылы ми сабасының медиуласына жіберіледі. Бұл жүрекке симпатикалық жүйкелік стимуляцияны күшейтеді, көп жағдайда жүрек соғу жиілігі мен жиырылу күшінің артуына алып келеді. Бұл факторларға тыныс алудың күшеюіне байланысты созылу рецепторларының белсенділігі және қан айналымындағы катехоламиндердің бөлінуі жатады. Дегенмен, егер тыныс алу тоқтаса (мысалы, жоғары мойын омыртқа жарақаты бар пациентте), онда уақытша гиперкапния мен гипоксияға жауап ретіндегі негізгі жүрек рефлексі – бұл терең брадикардия және вагальді стимуляция арқылы коронарлық тамырлардың кеңеюі, ал симпатикалық стимуляция арқылы жүйелік вазоконстрикция болады. Егер химорецепторлардың белсендірілуіне жауап ретінде тыныс алу белсенділігі артатын болса, жүрек-қан тамыр жүйесіне симпатикалық әсердің күшеюі жүрек соғу жиілігі мен жиырылу күшінің артуына себеп болады.
The response to stimulation of chemoreceptors on the heart rate is complicated. Chemoreceptors in the heart or nearby large arteries, as well as chemoreceptors in the lungs, can affect heart rate. Activation of these peripheral chemoreceptors from sensing decreased O2, increased CO2 and a decreased pH is relayed to cardiac centers by the vagus and glossopharyngeal nerves to the medulla of the brainstem. This increases the sympathetic nervous stimulation on the heart and a corresponding increase in heart rate and contractility in most cases. These factors include activation of stretch receptors due to increased ventilation and the release of circulating catecholamines. However, if respiratory activity is arrested (e. g. in a patient with a high cervical spinal cord injury), then the primary cardiac reflex to transient hypercapnia and hypoxia is a profound bradycardia and coronary vasodilation through vagal stimulation and systemic vasoconstriction by sympathetic stimulation. In normal cases, if there is reflexive increase in respiratory activity in response to chemoreceptor activation, the increased sympathetic activity on the cardiovascular system would act to increase heart rate and contractility.