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

De thermoreceptors er de receptorer, der besidder mange levende organismer opfatte stimuli vilkår rundt. De er ikke kun typiske for dyr, fordi planter også er nødt til at registrere de miljøforhold, der omgiver dem.

Påvisning eller opfattelse af temperatur er en af ​​de vigtigste sensoriske funktioner og er ofte væsentlig for arternes overlevelse, da det giver dem mulighed for at reagere på de termiske ændringer, der er typiske for miljøet, hvor de udvikler sig.

Crotalus willardi, med en af ​​de to markante kraniale grober (termoreceptorer) synlige mellem næsen og øjet. Robert S. Simmons.

Hans undersøgelse inkluderer en vigtig del af sensorisk fysiologi, og hos dyr begyndte den omkring året 1882 takket være eksperimenter, der var i stand til at forbinde termiske sensationer med lokal stimulering af følsomme steder på menneskets hud.

Hos mennesker er der termoreceptorer, der er ganske specifikke med hensyn til termiske stimuli, men der er også andre, der reagerer på både “kolde” og “varme” stimuli, såvel som for nogle kemikalier som capsaicin og mentol (som producerer lignende stimuli). til varme og kolde fornemmelser).

Hos mange dyr reagerer termoreceptorer også på mekaniske stimuli, og nogle arter bruger disse til at få deres mad.

For planter er tilstedeværelsen af ​​proteiner, der er kendt som fytokromer, afgørende for termisk opfattelse og de dertil knyttede vækstresponser.

Termoreceptorer hos mennesker

Mennesker har som andre pattedyr en række receptorer, der giver dem mulighed for bedre at forholde sig til miljøet gennem det, der er blevet kaldt de "specielle sanser".

Disse "receptorer" er intet andet end de endelige dele af dendritter, der er ansvarlige for at opfatte de forskellige miljømæssige stimuli og overføre sådan sensorisk information til det centrale nervesystem ("frie" dele af sensoriske nerver).

4 modeller til strukturen af ​​det sensoriske system hos mennesker (Kilde: Shigeru23 via Wikimedia Commons)

Disse receptorer klassificeres afhængigt af kilden til stimulansen som exteroceptorer, proprioceptorer og interoceptorer.

Eksteroceptorerne er tættere på overfladen af ​​kroppen og "fornemmer" det omgivende miljø. Der er flere typer: dem, der for eksempel opfatter temperatur, berøring, pres, smerte, lys og lyd, smag og lugt, for eksempel.

Proprioceptorer er specialiserede i transmission af stimuli relateret til rum og bevægelse mod det centrale nervesystem, i mellemtiden er interoceptorerne ansvarlige for at sende sensoriske signaler, der genereres inde i kroppens organer.

eksteroceptorer

I denne gruppe er der tre typer af specielle receptorer kendt som mekanoreceptorer, termoreceptorer og nociceptorer, der er i stand til at reagere på henholdsvis berøring, temperatur og smerte.

Hos mennesker har termoreceptorer evnen til at reagere på temperaturforskelle på 2 ° C og er underklassificeret i varmeceptorer, kolde receptorer og temperaturfølsomme nociceptorer.

- Varmeceptorer er ikke blevet identificeret korrekt, men de menes at svare til "nøgne" nervefiberender (ikke myeliniseret), der er i stand til at reagere på forhøjet temperatur.

- Kolde termoreceptorer stammer fra myeliniserede nerveender, der forgrener sig og findes hovedsageligt i overhuden.

- Nociceptorer er specialiserede i at reagere på smerter på grund af mekanisk, termisk og kemisk stress; Dette er myelinerede nervefiberender, der er forgrenede i overhuden.

Termoreceptorer hos dyr

Dyr såvel som mennesker er også afhængige af forskellige typer receptorer for at opfatte miljøet omkring dem. Forskellen mellem termoreceptorer hos mennesker sammenlignet med dem hos nogle dyr er, at dyr ofte har receptorer, der reagerer på både termiske og mekaniske stimuli.

Sådan er tilfældet med nogle receptorer på huden på fisk og amfibier, af nogle kattedyr og aber, som er i stand til at reagere på både mekanisk og termisk stimulering (på grund af høje eller lave temperaturer).

Hos hvirvelløse dyr er den mulige eksistens af termiske receptorer også blevet eksperimentelt demonstreret, men det er ikke altid let at adskille en simpel fysiologisk reaktion på en termisk virkning fra responsen, der genereres af en specifik receptor.

Specifikt angiver "beviserne", at mange insekter og nogle krebsdyr oplever termiske variationer i deres miljø. Leeches har også specielle mekanismer til at detektere tilstedeværelsen af ​​varmblodede værter og er de eneste hvirvelløse ikke-leddyr, hvor dette er påvist.

Ligeledes påpeger forskellige forfattere muligheden for, at nogle ectoparasites af varmblodede dyr kan registrere tilstedeværelsen af ​​deres værter i nærheden, skønt dette ikke er blevet undersøgt meget.

I hvirveldyr som nogle slangerearter og visse blodsugende flagermus (der lever af blod) er der infrarøde receptorer, der er i stand til at reagere på de ”infrarøde” termiske stimuli, der udsendes af deres varmblodede bytte.

Fotografi af en blodsugende ("vampyr") flagermus (Kilde: Ltshears via Wikimedia Commons)

"Vampyr" flagermus har dem på deres ansigter og hjælper dem med at bestemme tilstedeværelsen af ​​hovdyrene, der tjener som mad, i mellemtiden har de "primitive" boas og nogle arter af giftige crotaliner dem på deres hud, og disse er frie nerveender de forgrener sig.

Hvordan fungerer de?

Termoreceptorer fungerer mere eller mindre på samme måde i alle dyr, og de gør det i det væsentlige at fortælle den organisme, som de er en del af, hvad den omgivende temperatur er.

Som omtalt er disse receptorer faktisk nerveterminaler (enderne af neuroner forbundet til nervesystemet). De elektriske signaler, der genereres i disse varer kun et par millisekunder, og deres frekvens er meget afhængig af omgivelsestemperaturen og udsættelse for pludselige temperaturændringer.

Under konstante temperaturforhold er hudens termoreceptorer konstant aktive og sender signaler til hjernen for at generere de nødvendige fysiologiske reaktioner. Når der modtages en ny stimulus, genereres et nyt signal, som muligvis ikke varer, afhængigt af dets varighed.

Varmefølsomme ionkanaler

Termisk opfattelse begynder med aktivering af termoreceptorer i nerveenderne af perifere nerver i huden hos pattedyr. Den termiske stimulus aktiverer temperaturafhængige ionkanaler i aksonterminalerne, hvilket er vigtigt for opfattelsen og transmission af stimulansen.

Disse ionkanaler er proteiner, der hører til en familie af kanaler kendt som "varmefølsomme ionkanaler", og deres opdagelse har gjort det muligt at belyse den termiske opfattelses mekanisme i større dybde.

Molekylær identitet på nerver, der reagerer på kulde eller varme afhængigt af udtrykket af varmefølsomme ionkanaler (Kilde: David D. McKemy via Wikimedia Commons)

Dets job er at regulere strømmen af ​​ioner som calcium, natrium og kalium, til og fra termiske receptorer, hvilket fører til dannelse af et handlingspotentiale, der resulterer i en nerveimpuls til hjernen.

Termoreceptorer i planter

For planter er det også vigtigt at være i stand til at registrere enhver termisk ændring, der forekommer i miljøet og give et svar.

Nogle undersøgelser om termisk opfattelse i planter har afsløret, at det ofte afhænger af proteiner, der kaldes fytokromer, som også deltager i kontrollen af ​​flere fysiologiske processer i højere planter, herunder spiring og udvikling af frøplanter, blomstring osv.

Fytokromer spiller en vigtig rolle i bestemmelsen af ​​typen af ​​strålingsplanter, der udsættes for og er i stand til at fungere som molekylære "switches", der tænder under direkte lys (med en høj andel rødt og blåt lys), eller som slukker i skyggen (høj andel af "langt rød" stråling).

Skematisk gengivelse af en aktiv (Pr) og en inaktiv (Pfr) fytokrom (Kilde: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de via Wikimedia Commons)

Aktivering af nogle fytokromer fremmer "kompakt" vækst og inhiberer forlængelse ved at fungere som transkriptionsfaktorer for generne involveret i disse processer.

Imidlertid er det bevist, at aktivering eller inaktivering af fytokromer i nogle tilfælde kan være uafhængig af stråling (rødt eller langt rødt lys), der er kendt som den "mørke reverseringsreaktion", hvis hastighed tilsyneladende afhænger af temperatur.

Høje temperaturer fremmer den hurtige inaktivering af nogle fytokromer, hvilket får dem til at stoppe med at fungere som transkriptionsfaktorer og fremmer vækst ved forlængelse.

Referencer

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Virvelløse dyr (Nr. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Kvantitativ menneskelig fysiologi: en introduktion. Akademisk presse.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Årlig gennemgang af fysiologi, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Virveldyr: komparativ anatomi, funktion, evolution. 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. Phytochrome B integrerer lys- og temperatursignaler i Arabidopsis. Videnskab, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Hentet 4. december 2019 på www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Molekylære sensorer og modulatorer af termoreception. Kanaler, 9 (2), 73-81.