TERMORECEPTORER: HOS MÄNNISKOR, I DJUR, I VÄXTER - BIOLOGI - 2025

De thermoreceptors är de receptorer som besitter många levande organismer uppfattar stimuli termer runt. De är inte bara typiska för djur, eftersom växter också behöver registrera miljövillkoren som omger dem.

Upptäckt eller uppfattning av temperatur är en av de viktigaste sensoriska funktionerna och är ofta avgörande för överlevnad av arter, eftersom det gör att de kan svara på de termiska förändringar som är typiska för miljön där de utvecklas.

Crotalus willardi, med en av de två distinkta kranialgrovorna (termoreceptorer) synliga mellan näsan och ögat. Robert S. Simmons.

Hans studie inkluderar en viktig del av sensorisk fysiologi och hos djur började det omkring år 1882, tack vare experiment som kunde associera termiska sensationer med lokal stimulering av känsliga platser på människors hud.

Hos människor finns det termoreceptorer som är ganska specifika med avseende på termiska stimuli, men det finns också andra som svarar på både "kalla" och "heta" stimuli, liksom för vissa kemikalier som capsaicin och mentol (som ger liknande stimuli). till varma och kalla sensationer).

Hos många djur svarar termoreceptorer också på mekaniska stimuli och vissa arter använder dessa för att få sin mat.

För växter är närvaron av proteiner kända som fytokrom väsentlig för termisk perception och de tillväxtresponser som är förknippade med den.

Termoreceptorer hos människor

Människor har, liksom andra däggdjursdjur, en serie receptorer som gör att de bättre kan förhålla sig till miljön genom vad som har kallats de "speciella sinnena".

Dessa "receptorer" är inget annat än de slutliga delarna av dendriter som ansvarar för att uppfatta de olika miljöstimulerna och överföra sådan sensorisk information till det centrala nervsystemet ("fria" delar av sensoriska nerver).

4 modeller för det sensoriska systemets struktur hos människor (Källa: Shigeru23 via Wikimedia Commons)

Dessa receptorer klassificeras, beroende på källan till stimulansen, som exteroceptorer, proprioseptorer och interoceptorer.

Exteroceptorerna är närmare ytan på kroppen och "känner" den omgivande miljön. Det finns flera typer: de som upplever temperatur, beröring, tryck, smärta, ljus och ljud, smak och lukt, till exempel.

Proprioseptorer är specialiserade på överföring av stimuli relaterade till rymd och rörelse mot centrala nervsystemet, medan interoceptorerna ansvarar för att sända sensoriska signaler som genereras i kroppens organ.

Exteroceptors

I denna grupp finns det tre typer av speciella receptorer kända som mekanoreceptorer, termoreceptorer och nociceptorer, som kan reagera på beröring, temperatur respektive smärta.

Hos människor har termoreceptorer förmågan att svara på temperaturskillnader på 2 ° C och delas in i värmeceptorer, kalla receptorer och temperaturkänsliga nociceptorer.

- Värmeceptorer har inte identifierats korrekt, men de tros motsvara "nakna" nervfiberändar (inte myelinerade) som kan svara på ökad temperatur.

- Kalla termoreceptorer härrör från myeliniserade nervändar som grenar och finns främst i överhuden.

- Nociceptorer är specialiserade på att svara på smärta på grund av mekanisk, termisk och kemisk stress; Dessa är myelinerade nervfiberändar som är grenade i överhuden.

Termoreceptorer i djur

Djur, såväl som människor, är också beroende av olika typer av receptorer för att uppfatta miljön kring dem. Skillnaden mellan termoreceptorerna hos människor jämfört med de hos vissa djur är att djur ofta har receptorer som svarar på både termiska och mekaniska stimuli.

Sådant är fallet med vissa receptorer i huden hos fiskar och amfibier, av vissa kornar och apor, som kan reagera på mekanisk och termisk stimulering lika (på grund av höga eller låga temperaturer).

Hos ryggradslösa djur har den möjliga förekomsten av termiska receptorer också visats experimentellt, men att separera ett enkelt fysiologiskt svar på en termisk effekt från svaret som alstras av en specifik receptor är inte alltid lätt.

Specifikt indikerar "bevisen" att många insekter och vissa kräftdjur upplever termiska variationer i sin miljö. Leeches har också speciella mekanismer för att upptäcka närvaron av varmblodiga värdar och är de enda ryggradslösa ryggradslösa djur där detta har visats.

På samma sätt påpekar flera författare möjligheten att vissa ektoparasiter av varmblodiga djur kan upptäcka närvaron av sina värdar i närheten, även om detta inte har studerats mycket.

I ryggradsdjur som vissa ormar och vissa blodsugande fladdermöss (som livnär sig av blod) finns det infraröda receptorer som kan svara på de "infraröda" termiska stimuli som avges av deras varmblodiga byte.

Fotografi av en blodsugande fladdermus ('vampyr') (Källa: Ltshears via Wikimedia Commons)

"Vampyr" fladdermössen har dem på ansikten och hjälper dem att bestämma närvaron av hovdjur som tjänar som mat, medan de "primitiva" boasna och vissa arter av giftiga crotaliner har dem på huden och dessa är fria nervändar som de grenar ut.

Hur fungerar de?

Termoreceptorer fungerar mer eller mindre på samma sätt i alla djur och de gör det i huvudsak för att berätta organismen som de är en del av den omgivande temperaturen är.

Som diskuterats är dessa receptorer faktiskt nervterminaler (ändarna på nervceller anslutna till nervsystemet). De elektriska signalerna som genereras i dessa varar bara några få millisekunder och deras frekvens är mycket beroende av omgivningstemperaturen och exponering för plötsliga temperaturförändringar.

Under konstanta temperaturförhållanden är hudens termoreceptorer ständigt aktiva och skickar signaler till hjärnan för att generera nödvändiga fysiologiska svar. När en ny stimulans tas emot genereras en ny signal, som kanske eller inte kan hålla, beroende på dess varaktighet.

Värmekänsliga jonkanaler

Termisk uppfattning börjar med aktiveringen av termoreceptorer i nervändarna hos perifera nerver i huden hos däggdjur. Den termiska stimulansen aktiverar temperaturberoende jonkanaler i axonterminalerna, vilket är väsentligt för uppfattningen och överföringen av stimulansen.

Dessa jonkanaler är proteiner som tillhör en familj av kanaler kända som "värmekänsliga jonkanaler" och deras upptäckt har gjort det möjligt att belysa mekanismen för termisk uppfattning i större djup.

Molekylär identitet på nerver som svarar på kyla eller värme beroende på uttrycket av värmekänsliga jonkanaler (Källa: David D. McKemy via Wikimedia Commons)

Dess uppgift är att reglera flödet av joner som kalcium, natrium och kalium, till och från termiska receptorer, vilket leder till bildandet av en handlingspotential som resulterar i en nervimpuls till hjärnan.

Termoreceptorer i växter

För växter är det också viktigt att kunna upptäcka alla termiska förändringar som sker i miljön och ge ett svar.

En del forskning om termisk perception hos växter har avslöjat att det ofta beror på proteiner som kallas fytokromer, som också deltar i kontrollen av flera fysiologiska processer i högre växter, bland vilka är groddar och utveckling av plantor, blommande, etc.

Fytokrom spelar en viktig roll för att bestämma vilken typ av strålningsanläggningar som utsätts för och kan fungera som molekylära "omkopplare" som tänds under direkt ljus (med en hög andel rött och blått ljus) eller som slocknar i skuggan (hög andel "långt röd" strålning).

Schematisk framställning av en aktiv (Pr) och en inaktiv (Pfr) fytokrom (Källa: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de via Wikimedia Commons)

Aktiveringen av vissa fytokromer främjar "kompakt" tillväxt och hämmar förlängning genom att fungera som transkriptionsfaktorer för generna involverade i dessa processer.

Det har emellertid visat sig att i vissa fall aktiveringen eller inaktiveringen av fytokromer kan vara oberoende av strålning (rött eller långt rött ljus), som kallas "mörk reverseringsreaktion", vars hastighet uppenbarligen beror på temperatur.

Höga temperaturer främjar snabb inaktivering av vissa fytokromer, vilket får dem att sluta fungera som transkriptionsfaktorer och främjar tillväxt genom förlängning.

referenser

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Ryggradslösa djur (nr QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Kvantitativ mänsklig fysiologi: en introduktion. Akademisk press.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Årlig granskning av fysiologi, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Ryggradsdjur: jämförande 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. Fytokrom B integrerar ljus- och temperatursignaler i Arabidopsis. Science, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Hämtad 4 december 2019 på www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Molekylära sensorer och modulatorer för termoreception. Kanaler, 9 (2), 73-81.