SENTIDO DEL GUSTO
Video realizado
para la clase de temas de biofísica.
sábado, julio 14, 2012
SENTIDO
DEL OLFATO
Resumen
del video:
El
olfato y el gusto son sentidos químicos. El olfato se relaciona con los
recuerdos al estar ubicados ambos, olfato y parte de la memoria, en el sistema
límbico (amígdala, hipocampo e hipotálamo).
El
olfato es un sentido químico. Las partículas en el aire las capta la nariz y
las huele. Éstas se dirigen a la pituitaria amarilla.
El
estimulo químico se convierte en estimulo eléctrico, de ahí pasa al bulbo olfatorio-,
posteriormente al sistema límbico.
Un
olor recuerda una sensación vivida.
Proceso Olfativo
Resumen del video:
Este video muestra de manera resumida el proceso olfativo, que
inicia con la llegada de "las moléculas odoríferas que transporta el aire
a estas células, hasta que elaboran los estímulos nerviosos, que pasan al bulbo
olfatorio para que los clasifique y procese antes de enviarlos al cerebro a
través del nervio olfativo".
martes, julio 10, 2012
9.2 Transducción
olfativa
La anatomía del sistema olfatorio es bastante parecida en todos los vertebrados. La parte de la nariz, exterior, sólo sirve para recibir y canalizar el aire que contiene las moléculas olorosas. La percepción se inicia en los receptores que se encuentran en la parte profunda de la cavidad nasal.
Las células receptoras
olfatorias se encuentran en una fina
lámina que constituye el epitelio olfatorio.
Las células receptoras son células
nerviosas bipolares, procedentes originalmente
del SNC. Se diferencian durante la
vida fetal a partir de células
basales precursoras y este proceso continúa durante toda la vida adulta. Las células en desarrollo envían sus dendritas desde el soma hasta la superficie epitelial (recubierta de mucus) y sus axones (finos y amielínicos) hacia el bulbo olfatorio,
localizado en la
parte inferior del lóbulo frontal cerebral.
Después de 60 días de vida media,
degeneran y son fagocitadas. Las células
receptoras olfativas son las únicas neuronas conocidas que sufren un recambio continuo a lo largo de la vida adulta.
Estimulación de las células olfatorias.
Los cilios de las
células receptoras de la cavidad nasal
son el lugar donde se produce la transducción olfatoria. Los receptores olfatorios están acoplados a proteínas G de membrana. La transducción
incluye normalmente al enzima adenilato
ciclasa, que cuando es activado por
la proteína G produce
un incremento en la concentración intracelular
de AMPc. Dicho incremento abre canales catiónicos selectivos, despolarizando la célula receptora. Otras vías de transducción parecen utilizar el inositol trifosfato (IP3) como segundo mensajero con la consiguiente entrada de iones Ca+2
en las neuronas olfatorias. Los potenciales de acción generados son transportados a lo largo de los axones hasta el bulbo olfatorio del cerebro.
Se ha identificado una gran familia de proteínas (más de 1000) que se expresan sólo en las células receptoras olfatorias. Cada célula receptora individual expresa sólo una, o muy pocas, de estas proteínas, lo que les confiere una gran especificidad de estímulo. En el bulbo olfatorio, los axones
procedentes de células receptoras que
expresan una proteína receptora particular establecen
sinapsis en una, o muy pocas, agrupaciones de neuronas denominadas glomérulo. A pesar
de que un glomérulo dado recibe
información de aproximadamente dos mil
células olfatorias diferentes, cada una de estas células contiene el mismo tipo de molécula receptora. Así, hay tantos tipos de glomérulos como tipos de moléculas receptoras. Además, la localización de los tipos
particulares de glomérulos (definidos por
el tipo de receptor que les envía
información) parece ser la misma en cada uno de los bulbos olfatorios de un animal determinado e incluso sería el mismo de un animal a otro.
La respuesta es
que un olor particular se une a
más de un receptor. Más aún, se
une a algunos de estos receptores
mejor que a otros. Así, debido a
que un glomérulo dado recibe información
de un solo tipo de receptor, olores
diferentes producen patrones de actividad distintos
en los diversos glomérulos. El
reconocimiento de un olor particular es,
pues, una cuestión de reconocimiento de
un patrón de actividad concreto en
los glomérulos. El reconocimiento químico se transforma en un reconocimiento espacial.
Transmisión de la señal
Para que los olores, los cuales poseen
pequeño tamaño y características hidrofóbicas, puedan interactuar con su
receptor, ellos tienen que atravesar la barrera de moco que recubre el epitelio
olfatorio. Se ha descubierto un número de proteínas en este epitelio que han
sido denominadas proteínas enlazadoras de olores (OBPs), cuyo papel no ha sido
totalmente clarificado. Las OBPs son miembros de la superfamilia de proteínas
llamadas lipocalinas y se postula que son capaces de enlazarse lipofílicamente
a los olores en la interfase acuosa/lipídica del moco, incrementando así su
concentración y facilitando su movilización desde las capas de moco hasta los
ORs en las NSOs (56) (Fig. 5). También se ha sugerido que las OBPs actúan como
una especie de filtro para prevenir que cantidades excesivas de olores alcancen al receptor y se produzca una
sobresaturación. Adicionalmente, las OBPs podrían participar activamente en
interacciones con la propia molécula de la proteína receptora. Esto ciertamente
podría ser una posibilidad en el caso de la clase de receptores vomeronasales
V2R (12), los cuales poseen un dominio
N-terminal, extracelular, muy largo que podría interactuar con proteínas
voluminosas enlazadoras de ligandos como las OBPs. Una vez que el receptor ha
enlazado su molécula de olor, se inicia una cascada de eventos que transforman
la energía química de enlazamiento en una señal neuronal, o sea, en un cambio
en el potencial de membrana de la NSO.
Referencias:
lunes, julio 09, 2012
9.1 Química de los
olores
Desde el punto de vista químico, el
olor es una sensación, una noción de estímulo y percepción producida en el
olfato por la interacción de una sustancia orgánica con los receptores
olfativos de los seres vivientes. Dicha interacción depende en gran medida de
la volatilidad de la sustancia, ya que es necesario que las moléculas de la
sustancia olorosa pasen a una fase gaseosa para que puedan llegar a la nariz y
así ser percibidos; de igual forma, se requiere que puedan atravesar las
membranas de las células epiteliales de la nariz y llegar a los receptores que
enviarán la señal al cerebro, indicando la sensación del olor. Un punto
importante que deben cumplir las moléculas olorosas es tener un peso molecular
bajo, aunque se ha generado cierta controversia en este punto puesto que hay
moléculas, tales como los esteroides, que poseen olor aun siendo de gran
tamaño. Otro aspecto en relación con el tamaño de la molécula es su influencia
sobre el mecanismo de la quimiorrecepción, pues parece ser que cier tas
incapacidades para percibir aromas (anosmias) en los humanos aumentan
directamente conforme al tamaño molecular, lo que puede deberse a que las
moléculas muy grandes no tienen un buen acomodo en el sitio receptor.
Percepción de los olores
La percepción del olfato involucra tres aspectos importantes: la intensidad, la descripción cualitativa y la apreciación del aroma. La relación entre la concentración de un olor y la intensidad percibida es bien conocida y sigue una distribución logarítmica común, al igual que la de otros sistemas sensoriales. El umbral de detección del olor, definido como la concentración mínima en que se percibe el estímulo, puede ser hasta de partes por trillón para algunos aromas, pero esta estimación varía de un aroma a otro hasta en unas cincuenta veces o más.
Olor y estructura molecular
En el ámbito de la investigación farmacéutica, cosmética y de alimentos, la introducción de nuevos compuestos con propiedades biológicas activas de interés implica un alto costo, ya que requiere técnicas y métodos de laboratorio que, además, necesitan procesos de control y regulación. Por ello se ha venido desarrollando recientemente una metodología para el estudio de nuevos compuestos con cualidades incluso personalizadas, pero que evita una gran inversión económica, ya que el objetivo se logra a través de métodos computacionales que permiten correlacionar la estructura química con la actividad biológica. Estas técnicas hacen posible un análisis adecuado de la estructura molecular, bajo el precepto de que tal relación implica la pertenencia al mismo tipo de estructura y, por consiguiente, a la misma clase de aroma. Así, el diseño computacional de fragancias reúne en el campo de la investigación las bases de la ciencia, la experiencia y el instinto, que se conjugan como si se tratara de una fantasía creacional. A la fecha hay varias reglas para crear agentes odoríficos basados en la estructura química de las sustancias. A continuación se presentan unos cuantos hallazgos de cómo la estructura puede emplearse para predecir o simplemente especular acerca del aroma que un cierto compuesto puede provocar.
Ambergris
Es una fragancia de origen animal secretada en el estómago o tracto intestinal de la ballena y que se libera al mar en forma de una masa rocosa de color grisáceo a negro. Cuando se expone a la luz, al aire y al agua marina, el material se degrada a un color amarillo cremoso, al mismo tiempo que se oxida su principal componente, el alcohol triterpénico ambreina. De acuerdo con el análisis estructural de las propiedades olfativas se ha logrado establecer que debe haber un anillo de trans-decalina dentro de la molécula para dar esta clase de aroma.
Almendras amargas
Este grupo de olores ha sido el modelo por excelencia en los estudios de la relación estructura-actividad, puesto que tiene un olor bien definido. Las moléculas clásicas poseedoras de dicho aroma son el ácido cianhídrico y el benzaldehído, ambos producidos por la hidrólisis de la amigdalina, que es uno de los componentes de las almendras amargas. Sin embargo, si se compara la estructura de ambos compuestos se puede deducir una gran variabilidad estructural, por lo que después de ciertos estudios computacionales se ha logrado establecer que este aroma debe tener un núcleo aromático; cuando los dobles enlaces se encuentran conjugados con grupos funcionales, el aroma se intensifica.
Alcanforado
Los aromas alcanforados se han popularizado por su presencia en productos tales como los ungüentos para tratar resfriados y en antiguas formulaciones de repelentes de polillas. La molécula líder responsable de este olor es el alcanfor, que se puede obtener de forma natural a través del aceite de madera o en el laboratorio, a partir del pineno.
Floral
Las fragancias florales son de las más interesantes dada su gran aceptación por parte de la mayoría de las personas, sobre todo de las mujeres, quienes dominan la industria del perfume. Se pueden usar cientos de diferentes notas florales, siendo las más importantes la rosa, el jazmín y el lirio de los valles. De estos tres solamente se han realizando análisis de estructura actividad con los dos últimos, puesto que el perfume de rosas es un olor complejo. No obstante, se ha logrado revelar ciertas características moleculares para los olores florales; por ejemplo, sustituyendo anillos de tamaño mediano con grupos funcionales del tipo del alcohol, aldehído, éster o éter.
Frutal
De las fragancias frutales más utilizadas los ésteres forman parte del grupo de compuestos que más se ha estudiado. Se sabe que la intensidad del olor depende considerablemente de la naturaleza de la porción ácida y alcohólica; para los ésteres alifáticos se ha propuesto que aquellos con más de ocho átomos de carbono tienen aromas frutales intensos, y adicionalmente se ha sugerido que las insaturaciones en la proximidad de la función éster reducen el peculiar tono frutal y agregan sensaciones herbales. Por su parte, los olores a uva, frutas rojas, melón y otros de percepción similar se producen cuando ciertos compuestos azufrados tienen bajas concentraciones; de hecho, muchos compuestos orgánicos volátiles de este tipo se utilizan enormemente en la industria de bebidas y alimentos, y no simplemente para productos derivados de frutas, sino para la carne, pan, papas, cerveza y café.
Herbal
Esta vasta familia de fragancias ha sido objeto de muy pocos estudios que relacionen la estructura con el aroma, probablemente porque este aroma es muy difícil de definir. La nota herbal alude tanto al follaje verde de las hojas, tallos y frutos verdes, como al pasto recién cortado. La principal sustancia vinculada con este olor es el cis-3-hexen-1-ol, muchos de cuyos derivados se han introducido en la industria de los sabores y fragancias desde 1960.
Musk
Los aromas del tipo musk son de los más interesantes en el ámbito de la perfumería por dos razones: su gran capacidad como fijador y sus propiedades características. Son olores considerados cálidos, sensuales y a la vez naturales. Este aroma está químicamente bien definido y abarca cuatro diferentes grupos: macrocíclos nitrogenados, no nitrogenados, bencenoides y esteroidales.
Maderas
En este grupo se incluyen las fragancias derivadas de los aceites esenciales de varios tipos de árboles, como el cedro y el sándalo, y algunos provenientes de hojas como el pachuli y el vetiver. Generalmente son compuestos bicíclicos o tricíclicos de 12 a 17 carbonos y con un grupo funcional alcohol o éster.
Referencias:
IX. OLFATO
La
nariz
La
nariz se divide en dos compartimientos separados por el tabique nasal, los
cuales tienen dos orificios de salida denominados narinas. Por el otro lado, la
nariz termina en unas aberturas que comunican con la faringe.
En
las paredes laterales de las fosas nasales se encuentran unos huesos esponjosos
llamados cornetes. Debajo de cada cornete existen unos espacios denominados
meatos, que son los que comunican la nariz con los senos paranasales.
Cornetes
nasales
Su
número por lo general es de tres (como si fueran tres dedos atravesados). Y
ayudan a realizar las principales funciones de la nariz: humectar, calentar,
limpiar y dirigir el aire que respiramos hacia el interior de los pulmones.
Los
cornetes son óseos, pero están recubiertos, al igual que todas las paredes de
las fosas nasales, por una membrana
llamada Pituitaria que en su parte inferior está recorrida por gran cantidad de
vasos sanguíneos y por ello se denomina Pituitaria roja. Las glándulas que
forman esta Pituitaria roja segregan una mucosa que se encarga de calentar y
humedecer el aire que, por el sector de los cornetes, pasa camino de los
pulmones.
En
la parte superior esta membrana se llama Pituitaria amarilla y tiene numerosas
ramificaciones de células olfativas bipolares que recogen las sensaciones
olorosas y las envían al bulbo olfativo. Solo esta zona es sensible a los
olores y no la inferior.
El
armazón óseo de la nariz está constituido por huesos, cartílagos duros y cartílagos
blandos. Los huesos duros forman la parte superior y los laterales del puente,
los cartílagos forman los laterales de las fosas nasales y el propio tabique
nasal.
Las
paredes nasales están revestidas por mucosas, segregadas por la membrana
Pituitaria, que tienen como función esencial el acondicionamiento del aire
inhalado. Además, la mucosa atrapa y quita el polvo y los gérmenes del aire
cuando se introducen en la nariz.
La
nariz es el órgano donde reside el sentido del olfato. En el epitelio olfativo
se encuentra, como ya dijimos, la pituitaria amarilla, constituida por un grupo
de células nerviosas con pelos microscópicos llamados cilios. Estos están
recubiertos de receptores sensibles a las moléculas del olor.
Hay
unos veinte tipos distintos de receptores, cada uno de los cuales se encarga de
una clase determinada de moléculas de olor. Estas células establecerán sinapsis
con las neuronas de los bulbos olfatorios, que mandarán las señales al cerebro.
El
olfato
En
el hombre, el sentido del olfato está menos desarrollado que en muchos
animales, quizás porque al contrario que éstos, no depende de él para buscar
alimento, hallar pareja o protegerse del enemigo.
El
área de la nariz humana sensible al olor es de unos pocos centímetros
cuadrados, mientras que en el perro, por ejemplo, recubre la membrana glucosa
nasal por completo.
Sin
embargo, el olfato humano es el más sensible de todos nuestros sentidos: unas
cuantas moléculas, es decir, una mínima cantidad de materia, bastan para
estimular las células olfativas.
Los
receptores olfativos del hombre se encuentran situados en la porción superior
de las fosas nasales, donde la pituitaria amarilla cubre el cornete superior y
se comunica con el bulbo olfatorio.
Los
vapores emitidos por las sustancias olorosas penetran por la parte superior de
las cavidades o fosas nasales y, después de disolverse en la humedad de la
pituitaria amarilla, actúan químicamente sobre los receptores olfativos. Los
impulsos nerviosos que resultan de la activación de los receptores son
trasmitidos al bulbo olfatorio y de ahí a la corteza cerebral para la formación
de la sensación.
Mediante
el acto de olfatear, la dirección de la corriente de aire es dirigida hacia la
región olfatoria superior de la cavidad, facilitando la llegada de un mayor
número de partículas olorosas hasta los receptores olfativos.
Las
sensaciones olfatorias suelen confundirse con las del gusto, ya que ambas son
producidas por el mismo estímulo químico. En verdad, varios alimentos son
apreciados más por el olor que por el sabor.
El
olfato contribuye a la iniciación de los procesos de la digestión. Así, cuando
los distintos olores alcanzan el centro olfatorio del cerebro, éste envía al
estómago los estímulos adecuados para que comience la producción de jugos
digestivos; en este proceso interviene también la visión, de tal forma que ante
la presencia de la comida empieza a producirse saliva en la boca, lo que
facilita la digestión de los carbohidratos.
De
todos los órganos de los sentidos, el olfato se distingue por la rapidez con
que se adapta al estímulo. Ello se debe a que, cuando las células olfatorias se
“han acostumbrado” a un determinado olor, cesan de transmitirlo al cerebro.
Esta facilidad para dejar de percibir un olor no constituye, sin embargo, una
limitación muy seria para la vida del hombre, puesto que sus adaptaciones no
dependen tanto del olfato. Una
persona distingue entre dos mil y cuatro mil olores distintos.
Referencias:
SENTIDO DEL GUSTO
Resumen
del video:
4
tipos de papilas:
·
Filiformes. En toda la
superficie de la lengua.
·
Fungiformes. Elevaciones
que se distribuyen a lo largo de los bordes de la lengua.
·
Circunvaladas. En la
base de la lengua.
·
Foliadas. Sobre las
caras de la lengua.
Los receptores
constan de papilas gustativas. Dentro de las papilas hay células gustativas. Al
llegar partículas a las células gustativas se crea un estimulo mediante energía
eléctrica.
4
sabores que percibe el gusto:
·
Salado. Canales de
sodio permiten paso del mismo, despolarizando la membrana. Abre canales de
calcio y se libera el neurotransmisor.
·
Acido. Ion hidrogeno
pasa a través de canales, despolarizando. Se abren canales de calcio y se linera
el neurotransmisor.
·
Dulce. Azucares se
acoplan a receptores de la membrana, activando a la proteína G, se cierran
canales de potasio y se libera neurotransmisor.
·
Amargo. Receptores de
quinina transforman proteína G, se libera calcio. Se libera el neurotransmisor.
SENTIDO DEL GUSTO
Resumen
del video:
Sentido
del gusto permite reconocer sabores mediante las papilas gustativas:
·
Al llegar azucares a
los receptores acoplados a la proteína G, la proteína se disocia, se cierran
canales de potasio y vesículas liberan neurotransmisor, viajando a la corteza
cerebral.
·
Al comer algo salado,
las moléculas de sodio entran por canales de membrana, despolarizando la célula
y creando potenciales de acción, se libera neurotransmisor, llegando a la circunvolución
postcentral de la corteza.
·
Acido: moléculas de H
entran a la membrana, despolarizando, abre canales de calcio y se libera neurotransmisor, el impulso llega a
la corteza cerebral.
·
Amargo. Moléculas entran,
se activa la fosfolipasa C, produce inositol trifosfato, moviliza calcio y se
libera neurotransmisor hasta llegar a la circunvolución postcentral.
·
Umami: sabor a carne o
queso. Los receptores de umami se activan por unión de los aminoácidos L-
glutamato y L- aspartato.
domingo, julio 08, 2012
8.5 Transducción
dulce
En
general, las sustancias que nos dan la impresión de tener sabor dulce están
formadas de compuestos orgánicos como los alcoholes, azúcares, glicoles, etc.
La sensación de dulce también se debe a la forma en que estén arreglados los
átomos en las moléculas; en la figura 62 vimos compuestos con diferentes
disposiciones de los mismos átomos, pero que tienen diferentes sabores, uno de
ellos dulce.
Referencias:
8.4 Transducción amarga
En un buen número de casos, las sustancias amargas son sales
inorgánicas de alto peso molecular; esto quiere decir que son moléculas que
tienen muchos átomos. Otros casos son moléculas orgánicas que tienen añadidas
cadenas carbónicas. Por ejemplo, en la figura 62 se muestran tres moléculas que
tienen los mismos átomos pero que difieren en su distribución en el espacio;
sin embargo, una de ellas no tiene sabor, la segunda es ligeramente amarga y la
tercera es dulce.
Referencias:
8.3 Transducción salada
La sal común o
de mesa es un compuesto formado por átomos de sodio y de cloro, el cloruro de
sodio. Resulta que el sabor salado que da esta sustancia no se debe
exclusivamente ni al sodio ni al cloro. Existen sustancias que contienen cloro
y no sodio que son saladas, así como compuestos de sodio que no contienen cloro
y que también son salados.
Los compuestos llamados sales de bajo peso molecular, es decir,
con pocos átomos, tienen sabor predominantemente salado y como se vio arriba,
las sales con alto peso molecular son principalmente amargas.
Existen también otras sales que contienen metales. Por ejemplo,
sales de mercurio que tienen un sabor metálico mientras que algunas sales de
plomo llegan a tener sabor ¡dulce!
Referencias:
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