Задание для самостоятельной работы №7. Обобщите приведенные отрывки и сделайте вывод: каким образом мы чувствуем запахи?

Обобщите приведенные отрывки и сделайте вывод: каким образом мы чувствуем запахи?

1. Почему мы чувствуем разные запахи? Впервые ответить на этот вопрос 2000 лет назад попытался Тит Лукреций Кар в своей поэме "О природе вещей". Он думал, что на нёбе имеются маленькие поры различной величины и формы. Каждое пахучее вещество, говорил он, испускает мельчайшие молекулы определенной формы, и запах ощущается тогда, когда эти молекулы входят в поры на нёбе. Опознание каждого запаха зависит от того, к каким порам подходят его молекулы.

2. Особого внимания заслуживает теория Бека и Милеса. В ней предполагается, что орган обоняния подобен маленькому инфракрасному спектрофотометру, производящему инфракрасное излучение и замеряющему его поглощение молекулами, находящимися в самом органе обоняния. Так, было доказано, что пчелы могут чувствовать запах меда, даже если он помещен в запаянный контейнер, который, однако, пропускает инфракрасное излучение.

3. Согласно теории Дисона - Райта, колебательные частоты определяют качество запаха, тогда как летучесть, способность к адсорбции (поглощению), растворимость - его интенсивность. Считается, что все молекулы обонятельного эпителия находятся в состоянии электронного возбуждения с запрещенным переходом в основное состояние. Молекулы пахучего вещества комбинируются с молекулами обонятельного эпителия (причем с определенным соответствием колебательных частот), меняют частоту колебаний молекул эпителия и стимулируют возвращение возбужденной молекулы в исходное состояние. Для объяснения разнообразных запахов должно быть несколько типов клеток обонятельного эпителия. Райт утверждал, что в основном в процессе обоняния играет роль физическое, а не химическое взаимодействие. Легкие различия в запахе нескольких оптических изомеров он относил к разной степени частоты колебаний. Изменение качества запаха при разведении, считал Райт, вероятно, происходит потому, что он состоит из нескольких более простых, имеющих различные пороговые значения, а при низкой концентрации фиксируются только определенные компоненты.

4. В течение многих лет химики эмпирическим путем синтезировали огромное количество пахучих веществ, и были открыты лишь некоторые общие принципы. Например, добавление боковой ветви к прямой цепи углеродных атомов весьма усиливает запах. Сильный запах оказался свойственным молекулам некоторых спиртов и альдегидов, содержащих от 4 до 8 углеродных атомов. Два оптических изомера могут пахнуть по-разному. В веществах, молекулы которых содержат бензольное кольцо из 6 углеродных атомов, изменение положения группы атомов, связанных с кольцом, может резко изменить запах, тогда как у соединений, молекулы которых включают большое кольцо из 14 - 19 атомов, такого рода перегруппировка заметного изменения запаха не вызывает. Эти факты привели химиков к мысли о том, что основным фактором, определяющим запах, является общая геометрическая формула молекулы. В 1949 г. Р. Монкрифф предположил, что обонятельная система построена из рецепторных клеток немногих типов, каждый из которых воспринимает отдельный "первичный" запах, и что пахучие молекулы оказывают свое действие при точном совпадении их формы с формой "рецепторных участков" этих клеток. Он предположил, что существует от 4 до 12 типов рецепторов, каждый из которых отвечает основному запаху.

Дж. Эймур установил число основных запахов, считая, что каждый из них отвечает форме рецептора. Это было достигнуто при объединении 600 соединений в группы на основе схожести запаха. На основании частоты встречающихся запахов удалось выделить 7 запахов, которые можно рассматривать как первичные. При смешивании первичных запахов в определенных пропорциях можно получить любой известный запах. Молекулы важнейших запахов могут совпасть только с одним видом рецепторов, тогда как молекулы сложных запахов должны подходить двум и большему числу рецепторов. Поэтому важнейшие запахи в чистом виде встречаются чаще, чем сложные.

Чтобы воспринять 7 первичных запахов, в носу надо иметь 7 различных типов обонятельных рецепторов. Дж. Эймур представлял рецепторные участки в виде ультрамикроскопических щелей или впадинок в мембране нервного волокна, каждая из которых имеет своеобразную форму и величину. Предполагалось, что молекулы определенной конфигурации "вписываются" в каждый из этих участков подобно тому, как штекер входит в гнездо.

Используя дифракцию рентгеновских лучей, инфракрасную спектроскопию, электронно-зондовый анализ и другие методы, исследователи построили трехмерные модели молекул всех соединений, обладающих камфарным запахом. Оказалось, что все они имеют примерно одинаковую округлую форму и диаметр, равный 7 ангстремам. Это означало, что рецепторный участок для камфарных соединений должен иметь форму полукруглой чаши такого же диаметра. Выяснилось, что мускусный запах характерен для молекул дискообразной формы с диаметром около Ю ангстрем. Приятный цветочный запах вызывается молекулами дискообразной формы с гибким хвостом, как у воздушного змея. Прохладным мятным запахом обладают молекулы клинообразной формы. Эфирный запах вызывается палочковидными молекулами. (По М. С. Плужникову, С. В. Рязанцеву)

3. Мышление