Sensorik (Subject) / Einheit 6 (Lesson)
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VL 8 und 9
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- Nenne Rezeptoren für die Geruchswahrnehmung ORs = olfaktorischer Rezeptor, G-Protein gekoppelter, kompakter Rezeptor, große Multigenfamilie mit etwa 400 GenenLiganden sind generelle (volatile) Duftstoffe aus Nahrung und Umwelt --> Erkennung + Diskriminierung TAARs = trace aminoassociated receptorsstark Flüchtige Amine, v.a. in Urin --> Erkennen von Artgenossen, Vermeidung von Beutegreifern, aversives Verhalten wird ausgelöst GC-D = receptor guanylyl cyclase Liganden v.a. aus Atmosphäre z.B. CO2 --> Abneigungsverhalten Peptid-Erkennung: uroguanylin und guanylin --> Salz/Wasser-Homöostase, Sättigung, Durst V1R, V2R = vomeronasal receptor, Pheromone --> Sexualverhalten, Partnererkennung V1R ähnelt dem OR in Form, im Hauptriechepithel des Menschen, genaue Funktion unbekannt V2R ähneln T2Rs mit Venusfliegenfalle ausgestattet, im Menschen alle pseudogenisiert, Liganden unbekannt FPR = Formyl-Peptid Rezeptor -->Exprimierung im Geruchsepithel zur Erkennung kranker Artgenossen, da Formylmethionin ein Merkmal von Bakterien ist
- Nenne die verschiedenen Primärgerüche campherartig - Campher Mottenpulver moschusartig ω-Hydroxypentadecansäurelacton Angelikawurzelöl minzig Menthon Pfefferminzbonbon blumig Phenylehtyl-mehtyl-ethyl-carbinol Rose stechend Ameisensäure Essig (eigentlich eine Reizung des Trigeminalen Systems und kein Primärgeruch) ätherisch Ethylen-dichlorid Fleckenwasser faulig Butylmercapthan faule Eier
- Anosmien beim Menschen? Urin Malz Campher Sperma Moschus Fisch Schweis treten auf
- Nenne Liganden und Funktionen der Geruchsorgane von Säugetieren MOE (main olfactory epithelium, Hauptriechepithel) projiziert auf MOB (main olfactory bulb = Riechkolben). Rezeptoren sind ORs, TAARs GC-D, Urin, Umwelt, Nahrung: Funktionen z.B. Geruchserkennung, soziale Komponenten, Stressverhalten, Elektrolyt-Homöostase, Aversion VNO (vomeronasal organ) projiziert auf AOB (assezorischer olbus bulbus), dazu gehören die V1R, V2R und die Formylpeptid-Rezeptoren Peptide, Steroide usw: Stress, Agression, Erkennung der Pathogenität von Artgenossen, Info zu Geschlecht und Identität GG (Grüneberg-Ganglion) projiziert auf NG (necklace glomeruli) dazu gehören die TAARs Pheromone: Vermeidung von Gefahrensituationen SOM = Septal organ of Masera, auch ORs Nahrung, Umwelt: Warnsystem Fett ist immer das Organ, Rezeptoren unterstrichen
- Signaltransduktion im MOE (via OR) - Duftmolekül bindet an olfaktorischen Rezeptor, welcher heterotrimeres Golf-Protein gebunden hat- G-Protein wird aktiviert, sodass das gebundene GDP an der α-UE mit GTP getauscht wird und die α-UEvon der β/γ-UE abdissoziiert- α-UE bindet an Adenylatcyclase III , diese wird G-Protein vermittelt aktiviert und wandelt ATP zu cAMP um - cAMP-Konzentration in der Zelle wird erhöht- cAMP bindet an unspezifischen Kationenkanal CNGA2 (Natrium/Calcium) und bewirkt dessen Öffnung- Kanal öffnet, Kationen strömen in die Zelle --> Zelle depolarisiert --> Rezeptorpotential --> APs- Ca2+ kann auch weitere Ionenkanäle öffnen --> Cl- strömt aus --> Depolarisation der Zelle (Calcium kann den Kanal auf der cytosolischen Seite blockieren)
- angekündigte Klausurfrage: Zählen sie die Geruchssysteme von Nagern auf! MOS = main olfactory system VMO System oder auch veraltet AOS = accessory olfactory system SO = septal organ of masera GG = Grueneberg ganglion Trigeminalsystem
- Warum sind Menschen verglichen mit anderen Spezies vermutlich so spärlich mit chemosensorischen Rezeptoren ausgestattet? Entwicklung des Trichromatischen Sehens + Akustik ging mit Rückbildung der chemosensorischen Rezeptoren einher vermutlich Kommunikation über Sprache, nicht Geruch
- Beschreibe die Topologie des OR Proteins ^___^ Glykosilierter Bereich 7 TM Domänen, verbunden über 3 intra und 3 extrazelluläre α Helices/ Schleifen die Bindungstasche für Geruchsstoffe befindet sich in TM 3-6 Anteilig gibt es variable und konservierte AS in dem Protein
- Definiere (kombinatorischen) Rezeptorcode - aufgrund seiner chem. Konfiguration ist ein Duftstoff in der Lage, an mehrere Rezeptoren zu binden, dort wirkt er entweder als Agonist, Antagonist oder Nicht-Ligand- umgekehrt ist ein Rezeptor empfindlich und immer spezifisch und in ihrer Bindungsaffinität verschieden für eine Reihe von Liganden- somit ist die Zahl der Rezeptoren begrenzt, aber Vielfalt an generierbaren Mustern ist riesig das unterliegende Muster wird als olfaktorischer Rezeptorcode bezeichnet Eine Duftreizung aktiviert (Konzentrationsabhängig) eine unterschiedliche Rezeptorkombination und führt immer zu einem duftspezifischen Muster von Glomerulus Erregungen Sog. kombinatorischer Code
- angekündigte Klausurfrage: Was sind Schlüsselaromastoffe? Geruchsqualität -und Schwelle sind nicht von der Struktur abzuleiten, aber man kennt oftmals sog. Schlüsselaromen geruchsbestimmende LM Aromastoffe, also Geruchsstoffe, die zur Erzielung eines bestimmten und spezifischen Geruchs unbedingt erforderlich sind Bei manchen Lebensmitteln ist das nur eine Verbindung, z. B. Vanillin in der Vanilleschote Bei Röstkaffee (Kaffee) sind 25–30 Verbindungen notwendig
- Wie entsteht das zonale Bild auf dem Riechepithel? = Merkmal für Geruchsqualität (unabhängig von Rezeptorzahl) Riechepithel weißt 4 charakteristische Zonen auf, auf untergeordneter Ebene sind die Riechsinneszellen auf unterschiedliche Weise angeordnet = zufälliges Muster allgemein Stützzellen, Basalzellen und Bowmannsche Drüsenzellen (Nasenschleimhaut) und OSN --> jedes reife OSN exprimiert nur eine Sorte von Rezeptor - und sendet seine Axone zu den selben 1-2 Glomeruli im Riechkolben --> im Gegensatz dazu in unreifen OSN bis zu 25 versch. R. RNA Sequenzen, später weniger durch unfolded Protein Response Feedback --> welcher Rezeptor jeweils exprimiert wird, ist genetisch sehr präzise festgelegt! entweder Allel des Vaters oder Allel der Mutter das Erkennungsprofil des Neurons entspricht dem des Rezeptors (im Unterschied zu den Bitterrezeptoren)
- Fundamentales Prinzip bzgl. Glomerulus Innervierung Neurone ziehen sich durch die Siebplatte und Nervenfortsätze enden im Glomeruli alle Nervenzellen, die den gleichen Rezeptortyp exprimieren, senden ihre Axone zum gleichen Glomerulus Anzahl der Glomeruli entspricht somit in etwa der Anzahl der exprimierten Rezeptoren Muster aktivierter Glomeruli wird zum ZNS geleitet -> Gehirn liest Information aus zur Erkennung und Unterscheidung von Duftstoffen
- Was bewirkt Miraculin? Wenn Zunge Miraculin ausgesetzt wird, werden eigentlich saure Speisen wie Zitrusfrüchte als süß wahrgenommen. Grund: Miraculin heftet sich an Süßrezeptor, löst aber bei neutralem pH keine Reaktion aus; beisaurem pH ändert sich die Konformation von Miraculin, es passt in die Bindungstasche des Süßrezeptors und dieser wird dann empfindlich für Protonen und nimmt sie als süß wahr
- Erkläre die molekulare Ursache des Süßwassergeschmacks Ist mit Struktur des Süßrezeptors zu begründen hochaffine Bindungstasche in der extrazellulären Domäne (Venusfliegenfallen-Motiv mit cysteinreicher Domäne) ist schon bei niedrigen Saccharin-Konzentrationen besetzt -> aktiviert den Süßrezeptor -> Signaltransduktion -> Süßgeschmack niederaffine Bindungstasche in der Transmembrandomäne ist erst bei hohen Saccharin-Konzentrationen besetzt -> Bindestelle ändert die Konformation und Rezeptor wird deaktiviert -> durch fehlende Aktivierung wird kein süß mehr geschmeckt - beim Spülen mit Wasser werden die hemmendenSubstanzen aus der niederaffinen Bindetasche abgewaschen (Blockade KO), die hochaffin-gebundenen bleiben noch dran -> dadurch Nachsinneseindruck Hemmstoffe sind in erhöhten Konzentrationen Saccharin und Acesulfam K