Sensul uman al mirosului este un sistem complex conceput pentru a surprinde mii de substanțe chimice. Ea ne avertizează despre pericolul, de exemplu, al alimentelor răsfățate - putem să simțim o anumită componentă a cărnii rătăcite, etil mercaptan, la o concentrație de numai 1/400 000 000 de miligrame pe litru de aer. 1 Simțul mirosului ne ajută să recunoaștem tipurile de hrană și flori. Simțul mirosului este de fapt responsabil pentru majoritatea diferitelor "calități gustative" ale alimentelor. Pentru majoritatea animalelor, acest sentiment este chiar mai important decât pentru oameni - ajută, de exemplu, albinele să găsească nectar.
Milioane de receptori sunt concentrați în nas, cu multe specii variind între 500 și 1000. Acestea se găsesc în epiteliul olfactiv galben, care acoperă aproximativ 2,5 cm2 din suprafața interioară a nasului de pe fiecare parte. Diferitele tipuri de receptori sunt proteinele care sunt înfășurate în așa fel încât o moleculă specială aromatică să poată fi andocată. Fiecare receptor este legat de proteina G. Când molecula de aromă este atașată, proteina G este eliberată. Ea cere unui mesager secundar să stimuleze neuronul să transmită semnalul. Este transmisă prin fibre olfactive nervoase care intră în două structuri specializate (becuri olfactive), reprezentate de protuberanțe asemănătoare cu tulpini și situate sub partea din față a creierului. Ei sortează semnalele și le transmit la creier pentru procesare. 2
Recent, Luc Turin, biofizician la Colegiul Medical al Universității din Londra, a propus un mecanism prin care un electron trece de la locul donatorului la locul acceptorului pe molecula receptorului, determinându-l să elibereze proteina G. Pentru o tranziție a unui electron în tunel, este necesar ca punctele inițiale și finale să aibă aceeași energie, dar Turin consideră că situl donatorului are un nivel de energie mai mare decât receptorul. Diferența de energie este exact ceea ce este necesar pentru a aduce molecula de aromă într-o stare cuantică vibrațională mai mare. În consecință, atunci când molecula de aromă se așează, poate absorbi cantitatea corectă de energie a electronului, permițând tunelul prin orbite. 3
Acest lucru înseamnă că receptorii olfactivi umani captează efectiv energia tranziției cuantice vibraționale în moleculele de parfum, așa cum a sugerat pentru prima dată DM Dyson în 1937. Această energie scade odată cu creșterea numărului de atomi și crește cu creșterea rezistenței de legătură. De asemenea depinde de simetria moleculei. Pentru o moleculă diatomică, 5 energia principală a tranziției este:
Unde h este constanta lui Planck (energie cuantică); k este constanta de forță a legării; și m este masa redusă, care are următoarea relație cu masele a doi atomi:
Uneori tranziția poate fi cauzată de radiații electromagnetice aleatorii de o anumită frecvență (# 957;). Această frecvență are următoarea relație cu energia:
Energia oscilațiilor și a radiației corespunzătoare, măsurată, de obicei, în valuri de undă. care sunt invers proporționale cu lungimea de undă, se referă la energie după cum urmează:
Atâta timp cât această energie este în infraroșu, spectroscopia de absorbție în infraroșu este un mod obișnuit de măsurare a energiilor vibraționale și a rezistenței legăturilor (împreună cu o metodă suplimentară de spectroscopie Raman)
Aceasta înseamnă că anumite grupuri de atomi au o energie similară și, prin urmare, un spectru vibrațional similar. De exemplu, elementele chimice cu legături de hidrogen sulfură tind să vibreze aproximativ 2500 cm -1 și acest lucru este adesea perceput ca mirosul de "ceva rasfatat". De exemplu, ouăle putrezite produc substanțe chimice cum ar fi hidrogenul sulfurat (H2S) și etilmercaptanul, produs de carnea stricată, este reprezentat ca C2H5 SH.
Turin confirmă teoria sa, subliniind că decaboranul (B10H14) are un miros similar cu componentele S-H (hidrogen sulfurat), cu care nu are nimic în comun, cu excepția acelorași energii vibrationale. În ciuda masei atomice mai mici de bor, în comparație cu sulful, legăturile B-H sunt mult mai slabe decât legăturile S-H, iar aceste efecte sunt echilibrate.
Suport suplimentar vine de la doi compuși similari - ferocen și nicelocen. Ei au un ion metalic dublu încărcat (respectiv fier și nichel) care se introduce între doi anioni ciclopentadienilici (C5H5-). Diferența principală oscilantă dintre ele este că nivelul vibrațional al inelului metalic de legătură din ferocen este de 478 cm -1. în timp ce în nicelocen acest nivel este egal cu 355 cm -1. Ferocenul are un miros mai puternic, iar nicelocenul are un miros similar mirosului inelelor de hidrocarburi aromatice. Turin sugerează că sub limita de 400 cm -1. semnalul vibrațional este amorțit de "zgomotul de fond" și, prin urmare, nu este detectat de nas.
Deoarece masele diferitelor izotopi nu sunt aceleași, dar izotopii înșiși posedă proprietăți chimice similare, ele afectează energia vibrațională. Acest lucru se poate observa în formula de masă redusă, unde cea mai mare diferență apare ca urmare a substituției de hidrogen (Ar = 1) cu deuteriu (Ar = 2) - numitorul este dublat. Într-adevăr, acitofenona deuterizată are un miros mai pronunțat de fructe în comparație cu acitofenona convențională (C6H5COCH3). Se miroase niște migdale puțin amare, precum și multe compuși care conțin o cianură sau o grupare nitril (C≡N) - și C-D și C ≡ N, nivelul său vibrațional este de aproximativ 2200 cm -1.
Teoria lui Torin sa confruntat cu o problemă asociată cu mirosurile diferite ale anumitor enantiomeri (izomeri optici), deoarece au spectre vibraționale identice. De exemplu, mirosul de R-carvonă este similar cu mirosul de mentă, iar S-carvona la mirosul de chimen. Soluția la această problemă este după cum urmează: spectrele sunt identice numai în mediul achiral, atât în soluție, cât și în fază gazoasă. Dar receptorii olfactivi sunt chirali și au acești doi enantiomeri diferit. Aceasta înseamnă că diferite grupuri vibraționale se află în direcția tunelului în fiecare enantiomer. Omul de știință consideră că S-carvona de mistreț este așezată în aceeași direcție cu grupul carbonil (C = O) și, prin urmare, este posibil să se detecteze; în R-carvone, este în unghi drept și, prin urmare, nu este detectat. Turin a confirmat acest lucru creând o aromă de chimen prin amestecarea carvonei de menta cu butanonă, care conținea carbonil (C2H5COCH3).
Dacă teoria lui Torino este corectă, atunci spectroscopia în infraroșu și spectroscopia Raman ar deveni metode importante pentru industria parfumurilor! Turinul folosește și spectroscopia tunelului inelastic - "inelastic". deoarece energia este pierdută înainte de tranziția tunelului, ca în mecanismul de senzori propus.
Chimia exactă a simțului mirosului nu a fost încă explorată pe deplin. Dar Turin crede că a găsit o secvență de reziduuri de aminoacizi care ar putea funcționa ca un donator de electroni împreună cu NADPH. De asemenea, el a descoperit cinci reziduuri destinate atomului de zinc, care ar putea fi un sit acceptor. Unul dintre semnele de diagnostic ale deficienței de zinc din organism este pierderea mirosului, iar zincul participă adesea la reacțiile biologice ale transmisiei electronice.
Referințe și note
Sursa - Crearea Ministerelor Internaționale, www.creationontheweb.org
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: