Potargowicz E., Węch - niedoceniany zmysł człowieka.pdf - Różne - chahaviah

Postepy Hig Med Dosw. (online), 2008; 62: 87-93

e-ISSN 1732-2693

www. phmd .pl

Review

Węch – niedoceniany zmysł człowieka

Received:

2007.10.15

Accepted:

2008.02.05

Published:

2008.02.25

Smell: The unappreciated human sense

Elżbieta Potargowicz

Katedra Fizjologii Doświadczalnej i Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Streszczenie

W pracy przedstawiono rolę zmysłu węchu w życiu ludzi oraz wpływ struktury związków zapa-

chowych na wrażenia węchowe. Opisano budowę zmysłu węchu u człowieka i molekularny me-

chanizm funkcjonowania tego zmysłu.

Molekularny mechanizm, poprzez który bodźce zapachowe są rozpoznawane, przekazywane i za-

mieniane w elektryczne impulsy nie był znany. Ludzie i zwierzęta mogą rozpoznawać w otaczają-

cym środowisku około 1000 różnych lotnych chemicznych związków jako odrębne zapachy. Lecz

jak organ węchowy rozpoznaje strukturalnie różnorodne chemiczne związki zapachowe i jak sys-

tem nerwowy przekłada chemiczną strukturę w percepcje zapachu nie było wiadomo.

Słowa kluczowe:

węch • receptory węchowe • identyﬁ kacja zapachu • percepcja zapachu

Summary

This report presents the role of the sense of smell in human life and the inﬂ uence of scented com-

pound structures on the smell sensation. The structure of the human sense of smell and the mo-

lecular mechanism underlying odor perception are also described. The molecular mechanisms

by which olfactory stimuli are detected and transducer into electrical signals were long unclear.

Humans and other mammals are able to perceive about a thousand different volatile chemicals

present in the external environment as distinct odors, but how the olfactory system detects such

structurally diverse chemicals and how the nervous system translates the chemical structures into

different odor perceptions were still unknown.

Key words:

smell • olfactory receptors • odor identiﬁ cation • odor perception

Full-text PDF:

http://www.phmd.pl/pub/phmd/vol_62/11544.pdf

Word count:

3210

Tables:

Figures:

References:

Adres autorki:

dr n. med. Elżbieta Potargowicz, Katedra Fizjologii Doświadczalnej i Klinicznej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi,

ul. Mazowiecka 6/8, 92-215 Łódź; e-mail: ela@potargowicz.one.pl

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Postepy Hig Med Dosw (online), 2008; tom 62: 87-93

W STĘP

i atakiem grzybów [44,45]. Zwierzętom dają informacje

o lokalizacji pożywienia, partnera. Zwierzęta zapachem

oznaczają swoje terytoria i rozpoznają skradające się ku

nim drapieżniki [17]. A ludzie?

W ostatnim dziesięcioleciu uległy rewizji poglądy o ma-

łym znaczeniu węchu u człowieka. Dzięki zastosowaniu

nowoczesnych metod biologii molekularnej Linda Buck

i Richard Axel wyjaśnili molekularne i komórkowe me-

chanizmy wykrywania cząsteczek zapachowych przez

układ węchowy. Opisali wielogenową rodzinę genów ko-

dujących receptory węchowe, które są receptorami sprzę-

żonymi z białkiem G [7,8].

Substancje zapachowe niosą człowiekowi wiele ważnych

informacji, które wpływają na jego zachowanie. Ostrzegają

o zagrożeniu, regulują pobieranie pokarmu, informują o atrak-

cyjności seksualnej, wpływają na emocje [19,21,40].

Niemniej zmysł ten stracił podstawowe znaczenie w ży-

ciu człowieka, w porównaniu do znaczenia w życiu zwie-

rząt. Graniczna wyczuwalność zapachów przez zwierzęta

w porównaniu z graniczną wyczuwalnością człowieka jest

o rzędy wielkości niższa. Człowiek rozróżnia zmysłem po-

wonienia inną grupę związków niż zwierzęta. Ludzie nie

wyczuwają np. feromonów owadów, tak więc pojęcie za-

pachu różni się dla różnych organizmów [19].

Na szczególną uwagę zasługuje ogromna wrażliwość re-

ceptorów węchu na bodźce. Jest to wrażliwość porówny-

walna z wrażliwością receptorów wzrokowych. Ponadto,

cechą receptorów węchowych jest zdolność do rozróżniania

ogromnej liczby – kilku tysięcy zapachów. Odpowiedzialne

są za to liczne białka receptorowe obecne w narządzie wę-

chu u człowieka [5].

Zaskakująca obﬁ tość genów kodujących białkowe recepto-

ry węchowe w błonie komórek węchowych jamy nosowej,

znacznie większa niż genów kodujących białka innych na-

rządów zmysłu, nawet tak ważnych dla człowieka jak zmysł

wzroku, uzasadnia pogląd, że węch odgrywa większą rolę

u człowieka niż dotąd powszechnie sądzono.

Funkcje zmysłu powonienia możemy podzielić na pod-

stawowe, do których należy: wykrywanie zapachu w oto-

czeniu, określenie natężenia substancji będącej źródłem

zapachu oraz funkcje wyższe, do których zaliczamy: roz-

różnianie zapachów i ich identyﬁ kacja, zapamiętywanie

zapachów i integracja różnych zapachów pozwalająca na

komponowanie nowych zapachów [30].

Linda Buck i Richard Axel [7] zidentyﬁ kowali u człowie-

ka 339 genów i tzw. pseudogenów kodujących receptorowe

białka węchowe. Geny wytwarzające receptory węchowe

stanowią 3% ludzkiego genomu. Jest to największa rodzi-

na w genomie człowieka. Spośród 636 ludzkich genów

receptorów węchowych funkcjonuje jedynie 339 genów.

Pozostałe 297, czyli 47% genów, to niezdolne do kodowa-

nia białka pseudogeny, które utraciły swą czynność pod-

czas ewolucji. To, że tak znaczna część genomu obsługu-

je ten zmysł, dowodzi jego znaczenia w życiu człowieka.

Z kolei duża liczba genów nieaktywnych świadczy o tym,

że ludzie zatracili umiejętność posługiwania się węchem

w takim stopniu, jakim posługiwali się nim ich dalecy

przodkowie [7,8,10].

Świadoma percepcja zapachów jest związana z aktywacją

wyższych ośrodków korowych, a towarzyszący często wra-

żeniom zapachowym składnik afektywny oraz motywacyjny,

wynika z zaangażowania struktur układu limbicznego [31].

Odkryto również, że zmysł powonienia oprócz swoich ty-

powych zadań dostarcza także informacji z pozoru nie-

mających z węchem nic wspólnego. Zapachy wpływają

na aktywność seksualną u ludzi, stymulują do większego

wysiłku umysłowego [35].

R OZPOZNAWANIE SUBSTANCJI ZAPACHOWYCH – RECEPTORY

WĘCHOWE

Stwierdzono również, że procesy neurogenezy w życiu

osobniczym zachodzą w strukturze odpowiedzialnej za

węch – opuszce węchowej, co świadczy o ogromnej pla-

styczności tej struktury w ciągu życia człowieka i jest dal-

szym dowodem, że węch ma duże znaczenie w życiu czło-

wieka [4]. Mówi się również o zjawisku pamięci węchowej

[38]. Ponadto, spośród wielu komórek wytwarzających

czynniki neurotroﬁ czne najefektywniejszymi okazały się

glejowe komórki węchowe, które stały się nadzieją w le-

czeniu urazów rdzenia kręgowego [20].

Zdolność percepcji zapachu jest wynikiem obecności du-

żej liczby receptorów węchowych, znajdujących się w na-

błonku węchowym jamy nosowej. Receptory węchowe

są wyspecjalizowane w odbiorze bodźców zapachowych.

Badacze molekularnej struktury tych receptorów wykazali,

że ludzkie receptory składają się z wielu podrodzin, mają-

cych pokrewną sekwencję aminokwasową [7,8]. Zapachy

wykrywane przez te same receptory mają pokrewne zbliżo-

ne struktury chemiczne. Każdy rodzaj receptora rozpozna-

je niewielką liczbę zapachów. To, że potraﬁ my rozróżnić

kilkanaście tysięcy rozmaitych woni, zawdzięczamy wie-

lostopniowej obróbce bodźców zapachowych przez nasz

układ nerwowy [5].

W niniejszym opracowaniu przedstawiono aktualny stan

wiedzy o mechanizmie działania zmysłu węchu, oraz szcze-

gółowy opis możliwych reakcji zachodzących na poziomie

cząsteczkowym (molekularnym) odpowiedzialnych za od-

czuwanie zapachu. Omówiono również strukturę chemicz-

ną i właściwości związków zapachowych.

Człowiek identyﬁ kuje przeciętnie ponad 10 tys. zapachów.

Cząsteczki zapachowe po związaniu się z odpowiednim

receptorem i po jego aktywacji otwierają kanały jonowe

w węchowych neuronach, depolaryzując ich błony i zmie-

niając ich potencjał [6].

R OLA ZMYSŁU POWONIENIA U CZŁOWIEKA

Zapachy służą różnym organizmom do różnych celów.

Roślinom przede wszystkim do ich zapylania. Ponadto

rośliny dzięki nim bronią się przed najazdem szkodników

Białka receptorów węchowych należą do dużej rodziny re-

ceptorów sprzężonych z białkiem G o siedmiu domenach

przenikających błonę komórkową [2,7,18].

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Potargowicz E. – Węch – niedoceniany zmysł człowieka

Receptory węchowe, w odróżnieniu od innych receptorów,

zawierają zmienne sekwencje aminokwasów, zwłaszcza

w środkowych odcinkach wewnątrzbłonowych, co może

wskazywać, iż miejsca te odpowiadają za wiązanie róż-

nych substancji zapachowych [6,15,30]. Kontakt z sub-

stancją zapachową swoistą dla receptora powoduje zmianę

konformacji receptora, co aktywuje białko G. Sprzężone

z receptorami białka G wiążą nukleotydy guaninowe (GTP

lub GDP) i stąd ich nazwa. Zbudowane są z trzech róż-

nych podjednostek a, b oraz g. Podjednostki te są ze sobą

połączone, gdy białko G znajduje się w postaci nieak-

tywnej. Do podjednostki a jest wtedy przyłączony GDP.

Pobudzenie receptora wpływa na białko G i prowadzi do

zamiany w nim GDP w GTP. Jest to przyczyną rozpadu

białka na podjednostkę a i na kompleks bg. Podjednostka

a, z przyłączonym GTP, jest białkiem stymulatorowym

wiążącym i aktywującym białko efektorowe – cyklazę

adenylową, enzym katalizujący wytwarzanie cyklicznego

AMP z ATP. Dochodzi do wzrostu poziomu cAMP, a to

prowadzi do otwarcia kanałów kationowych zależnych od

cAMP i w następstwie do depolaryzacji czuciowego neu-

ronu węchowego. Sygnał chemiczny zostaje zamieniony

w impuls elektryczny [2,42].

wy zajmuje łącznie powierzchnię około 5 cm 2 w górnych

przewodach nosowych obu jam nosa. W skład śluzu, któ-

ry w głównej mierze powstaje w gruczołach Bowmana

wchodzą mukopolisacharydy, lipidy i fosforany. W war-

stwie wodnistej śluzu następuje rozpuszczenie molekuł hy-

drofobowych, co zwiększa ich koncentrację. Jest to pierw-

szy mechanizm wzmacniania sygnału węchowego [25].

Proteina wiążąca substancję wonną (OBP – odorant bin-

ding protein) jest wydzielana przez gruczoły Bowmana

i stanowi 1% białek warstwy śluzowej. Białka te pełnią

rolę transportera cząsteczek zapachowych. Cząsteczki za-

pachowe, które znajdują się w śluzie mają możliwość ze-

tknięcia się z dwubiegunowymi komórkami zmysłowymi.

Każdy neuron receptora węchowego ma 8–20 rzęsek, któ-

re są podłużnymi wypustkami długości 30–200 mikronów.

Rzęski węchowe to miejsce, gdzie następuje odbiór sub-

stancji wonnej i zaczyna się transdukcja (transmisja) czu-

ciowa (sensoryczna) [6,18,45].

Cząsteczki związków chemicznych wprowadzone do jamy

nosowej wraz z powietrzem wdychanym rozpuszczają się

w śluzie pokrywającym nabłonek błony śluzowej nosa

okolicy węchowej. W nabłonku tym znajdują się komórki

nerwowo-zmysłowe, które jednocześnie odbierają bodź-

ce i przewodzą impulsy nerwowe (I neuron czuciowy).

Wypustki około 20 komórek nerwowo-zmysłowych two-

rzą nić węchową wnikającą do jamy czaszki i kończą się

synapsami na dendrytach komórek mitralnych, tworzących

kłębuszki węchowe w opuszce węchowej.

K ODOWANIE IMPULSÓW WĘCHOWYCH

W każdym neuronie węchowym dochodzi do ekspresji tyl-

ko jednego genu spośród całej rodziny genów zawartych

w genomie. Jeden gen koduje jeden typ receptora. Człowiek

ma 339 czynnych genów receptorów węchowych, co powo-

duje powstanie 339 populacji komórek węchowych, róż-

niących się typem receptora. Cechą danego typu receptora

jest rozpoznawanie różnorodnych cząsteczek zapachowych

z różnym do nich powinowactwem [29].

Komórki mitralne są neuronem II czuciowym i oddają ak-

sony przez pasmo węchowe do okolicy trójkąta węchowe-

go i istoty dziurkowanej przedniej. Neurony III czuciowe

znajdują się w strukturach zaliczanych do węchomózgo-

wia. Neurony te są w korze mózgu, w zakręcie hipokampa,

zakręcie gruszkowatym stanowiącym część haka zakrętu

hipokampa oraz w guzku węchowym, jądrze węchowym

przednim i w ciele migdałowatym [38].

Pojedynczy receptor jest aktywowany przez wiele zapa-

chów, a dana substancja zapachowa może być rozpozna-

wana przez wiele receptorów [6,24]. Różne substancje dają

pobudzenie różnych zestawów receptorów. Powstaje kod

kombinacyjny, w którym działanie wielu typów receptorów

łączy się w kodowaniu poszczególnej cząsteczki zapacho-

wej [6]. Zapachy są kodowane jako charakterystyczne wzo-

ry aktywności receptorów. Na przykład, rozcieńczony in-

dol pachnie jaśminem, zaś stężony – cuchnie fekaliami [6].

Zapachy o prawie identycznej budowie chemicznej mogą

różnie pachnieć, ponieważ są rozpoznawane za pomocą róż-

nych, choć nakładających się zestawów receptorów.

N EUROGENEZA W STRUKTURACH UKŁADU WĘCHOWEGO

Jeszcze kilkanaście lat temu było wiadomo, że w doro-

słym mózgu zwierząt i ludzi nie powstają komórki nerwo-

we. Wprowadzenie nowych metod wykrywania dzielących

się komórek uwidoczniło tworzenie się nowych neuronów

w mózgu zwierząt. Nowe neurony powstają z komórek

macierzystych w dwóch obszarach mózgu w opuszce wę-

chowej i hipokampie [3]. W opuszce węchowej podczas

całego życia zwierząt występują nowe, nie w pełni zróż-

nicowane neurony. Pozwala to na dużą plastyczność i za-

pewnia szybką przebudowę połączeń sieci neuronalnych

w odpowiedzi na zmiany środowiska [9].

D ROGI NERWOWE PROWADZĄCE INFORMACJE ZAPACHOWE DO

MÓZGU

Substancje zapachowe to chemiczne związki lotne przeno-

szone przez powietrze do pola węchowego (nabłonek wę-

chowy), które znajduje się w górnej części jamy nosowej.

Pole węchowe każdego z przewodów nosowych ma po-

wierzchnię około 2,5 cm 2 i zawiera w przybliżeniu 50 mi-

lionów podstawowych komórek receptorów czuciowych.

Powszechność neurogenezy u dorosłych zwierząt wska-

zuje, że jest to proces bardzo ważny pod względem bio-

logicznym. Wiadomo, że podziały komórkowe zachodzą

w strukturach wyróżniających się wysokim stopniem pla-

styczności, otrzymujących informacje z otoczenia i odgry-

wających ważną rolę w procesach nauki i pamięci [34].

Pole węchowe składa się z rzęsek nabłonka węchowe-

go zanurzonych w warstwie śluzu o grubości około 60 μ.

Warstwa śluzu to bogata w tłuszcze wydzielina, która ob-

mywa powierzchnię receptorów na powierzchni nabłonka,

a wytwarzana jest przez gruczoły Bowmana znajdujące

się również w nabłonku węchowym. Nabłonek węcho-

Rochefort i wsp. [33] wykazali, że środowisko wzbogacone

różnymi zmieniającymi się zapachami powodowało zwięk-

szenie liczby migrujących komórek ze strefy podprzyko-

morowej do opuszki węchowej. Wraz ze zmieniającym się

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Postepy Hig Med Dosw (online), 2008; tom 62: 87-93

środowiskiem włączone są nowe neurony i tworzą się nowe

połączenia nerwowe. Ciągłe wytwarzanie neuronów opusz-

ki pozwala na przystosowanie się sieci węchowej do zacho-

dzących zmian zapachów w otoczeniu. Tak więc powsta-

wanie, migracja i dojrzewanie nowych neuronów opuszki

są częścią mechanizmów adaptacyjnych [9].

centrację uwagi, natomiast ujemne emocje wywołane nie-

przyjemnym zapachem osłabiały pamięć [16].

Odkryto również, że pamięć można poprawić apliku-

jąc określony aromat w trakcie uczenia i podczas snu.

Wykazano zwiększoną aktywność mózgu (głównie hipo-

kampa) podczas snu, gdy do nozdrzy ochotników docierał

przyjemny aromat [36]. Można przypuszczać, że bodźce

węchowe w zależności od swojej chemicznej natury mogą

mieć pozytywne lub negatywne skutki na zachowanie czło-

wieka. Może to mieć zasadnicze znaczenie np. w zawodzie

kierowcy w publicznych środkach transportu.

Neurogeneza i przeżywanie komórek opuszki węchowej

zależy w dużej mierze od stopnia aktywności układu wę-

chowego. Zamknięcie nozdrzy powoduje obniżenie licz-

by nowo powstających komórek [12], a pojawienie się no-

wych zmieniających się zapachów zwiększa liczbę komórek

migrujących do opuszki węchowej [37]. Wzrost prolife-

racji komórek w opuszkach węchowych skorelowany jest

z wydłużeniem i większą wrażliwością pamięci węchowej

zwierząt. Sugeruje się, że nowe neurony opuszki węchowej

mogą uczestniczyć w rozróżnianiu zapachów [1].

Poprzez oddziaływanie na wzgórze i podwzgórze bodźce

węchowe wpływają na układ dokrewny [43]. Z tego po-

wodu badania zależności pomiędzy substancjami zapacho-

wymi a emocjami u ludzi są niesłychanie skomplikowa-

ne, udało się opracować niewiele modeli, dzięki którym

można mierzyć zależność pomiędzy podanym do wąchania

zapachem a określoną reakcją człowieka [14]. Najnowsze

badania metodami genetycznymi pozwoliły stworzyć klon

myszy, u którego występuje ekspresja znacznika na całym

odcinku drogi nerwowej od receptora do kory mózgowej.

Wykazano istnienie precyzyjnej mapy sygnałów wejścio-

wych z receptorów do kory mózgu. Mapa ta jest identycz-

na u różnych osobników [24,41,46].

S UBSTANCJE ZAPACHOWE A PSYCHIKA CZŁOWIEKA

Bodźce węchowe jako czynniki wpływające na psychi-

kę i zachowanie człowieka znane są od dawna. Świadczą

o tym zapisy mówiące o zastosowaniu kadzideł i ziół pod-

czas uroczystości oﬁ cjalnych i rodzinnych. Wrażenia wę-

chowe zapamiętywane są łatwo i trwale, tworząc istotną

oprawę emocjonalną ludzkich przeżyć. Odpowiednie za-

pachy tworzą mistyczny nastrój i atmosferę, jednak do

dzisiaj nie wiemy, jak poszczególne składowe perfum

czy dymu, ulatniającego się z kadzidełek wpływają na

naszą psychikę.

Trzeba pamiętać, że psychika ludzka jest niezwykle skom-

plikowana i efekt bodźca zapachowego modyﬁ kują gene-

tycznie predyspozycje psychiczne oraz stan hormonalny

osoby odbierającej dany sygnał. Większość dotychczaso-

wych obserwacji jest wynikiem badań prowadzonych na

zwierzętach i na pewno nie można bezpośrednio porów-

nywać ich z reakcjami obserwowanymi u ludzi.

Analizując miejsca w układzie nerwowym, gdzie docho-

dzą sygnały z komórek węchowych możemy snuć przy-

puszczenia, na jakie sfery ludzkich czynności wpływają

bodźce węchowe. Neuron III drogi węchowej przekazu-

je impulsy nerwowe do węchomózgowia (kora przyśrod-

kowa powierzchni półkul), do zakrętu hipokampa i jądra

migdałowatego znajdujących się w głębi płata skroniowe-

go. Część impulsów nerwowych z receptorów węchowych

biegnie do kory mózgu, gdzie występuje świadoma per-

cepcja węchowa, a część do układu limbicznego i dlatego

zapachy są kojarzone z reakcjami emocjonalnymi.

B UDOWA CHEMICZNA ZWIĄZKÓW ZAPACHOWYCH

Intuicyjnie wiadomo, czym jest zapach, ale nie wiadomo

ile jest zapachów, nie można przewidzieć zapachu sub-

stancji zanim ją powąchamy, nie wiadomo, jakie substan-

cje zmieszać, by otrzymać określony zapach. Czasem wy-

starcza kilka molekuł, by zapach został wykryty (np. H 2 S),

a na inne substancje nos ludzki nie reaguje. Nikt nie czuje

zapachu azotu, choć jest go w atmosferze aż 78%. Niestety,

nie wiadomo jaki mechanizm powoduje, że na jedne sub-

stancje komórki naszego nosa reagują, a na inne nie. Brak

odpowiedzi na powyższe pytania świadczy o tym, że wra-

żenia zapachowe niełatwo poddają się badaniom.

W związku z tym, że niedawno zmysł węchu traktowano

jako zmysł o niewielkim znaczeniu, mało jest informacji

o jego wpływie na czynność OUN. Informacja z narządu

węchu traﬁ a nie tylko do obszaru właściwego węchomóz-

gowia, ale i do struktur układu limbicznego odpowie-

dzialnych za stan emocjonalny człowieka, co pozwala na

klasyﬁ kowanie bodźców węchowych jako przyjemne i nie-

przyjemne. A więc zapachy niosą ze sobą nie tylko kom-

ponentę informacyjną, ale i emocjonalną. Ta komponenta

informacyjna o składzie chemicznym otaczającego środo-

wiska stanowi podstawę mechanizmu przetrwania osobni-

czego i steruje reakcjami zachowania się osobnika obdarzo-

nego tym zmysłem. Z kolei komponenta emocjonalna jest

związana z procesami pamięciowymi. Wiadomo, że czyn-

ność łączona z emocją jest lepiej zapamiętywana.

Jeszcze dwieście lat temu nikt nie miał pojęcia, jakie do-

kładnie substancje są odpowiedzialne za zapach produktów

naturalnych. Wpierw musiała powstać analiza chemiczna,

musiały się rozwinąć metody rozdzielania i oczyszczania

substancji, a następnie metody ich syntezy. Badania były

trudne m.in. dlatego, że trzeba było pracować z małymi ilo-

ściami drogich pachnących olejków. Z 50 kg owoców moż-

na otrzymać 1 gram olejku eterycznego [23,39,44].

Okazało się, że olejki te są bardzo złożonymi mieszanina-

mi licznych substancji. Każdy olejek eteryczny składa się

z co najmniej kilkunastu związków chemicznych, przed-

stawicieli terpenów, alkoholi, pochodnych fenylopropa-

nu, aldehydów, ketonów estrów, laktonów, tlenków nitry-

li i kwasów organicznych. W wodzie olejki eteryczne są

Emocje mogą występować w dwóch postaciach: ujem-

nej i dodatniej. Bodźce węchowe w zależności od swojej

chemicznej natury mogą wyzwalać dodatnie lub ujemne

emocje u człowieka [11,13,17,43]. Sakomoto i wsp. [35]

wykazali, że przyjemny zapach (lawendy) poprawiał kon-

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Potargowicz E. – Węch – niedoceniany zmysł człowieka

Ryc. 1. Wzór strukturalny olejku gorczycy

Ryc. 2. Syntetyczna substancja podobna do olejku gorczycy

trudno rozpuszczalne, natomiast dobrze rozpuszczają się

w etanolu, glicerolu i lipidach.

CH3

CH2

Właściwymi substancjami zapachowymi w olejku ete-

rycznym są alkohole, aldehydy, siarczki, ketony, estry oraz

terpeny. Zwykle w olejku dominuje jedna substancja na-

dająca charakter i decydująca o jego właściwościach np.

geraniol w olejku różanym. Jednak na ogólne właściwo-

ści mają wpływ wszystkie składniki [26,44].

CH2

H3C

W celu oznaczenia składu olejku eterycznego najpierw trzeba

otrzymać olejek, który zawiera pachnące substancje z danej

rośliny (np. przez destylację rośliny z parą wodną). Następnie

otrzymany destylat należy wyekstrahować odpowiednim roz-

puszczalnikiem. Po odparowaniu rozpuszczalnika otrzymu-

je się małą ilość olejku i poddaje się go analizie chemicz-

nej. Bywa tak, że zawartość najistotniejszego (zapachowo)

składnika jest tak mała, że trzeba się bardzo natrudzić, za-

nim się go wydzieli, zanalizuje i ustali budowę [39].

Ryc. 3. Struktura karwonu

ne związki mają zapach przykry zmuszający do ucieczki

a inne przyjemny. Przykładem substancji o przykrym za-

pachu może być siarczek dimetylowy CH 3 -S-CH 3 , który

pachnie jak gnijące warzywa, a jego dłuższy homolog –

siarczek dietylowy (C 2 H 5 -S-C 2 H 5 ) – jak czosnek. Zapach

wielu estrów porównywany jest z zapachem różnych pro-

duktów spożywczych (przykłady w tabeli 1).

Wzory strukturalne substancji zapachowych są skompli-

kowane. Czasem związki strukturalnie bardzo podobne

pachną inaczej, a zapach związków zupełnie różnych od-

bierany jest jako zbliżony. Przykładem różnych związków

o podobnym zapachu jest substancja zwana olejkiem gor-

czycznym (ryc. 1) Może ona być wyizolowana z nasion

gorczycy i ma charakterystyczny zapach gorczycy.

Aby wywołać efekt sensoryczny w postaci zapachu, dana

substancja musi mieć pewne właściwości, na przykład

rozpuszczalność w wodzie, odpowiednio wysoką pręż-

ność pary, małą biegunowość, aktywność powierzchnio-

wą i musi być w pewnym stopniu rozpuszczalna w tłusz-

czach [44,45].

Związek o innej strukturze przedstawiony na ryc. 2 jest synte-

tyczną substancją o zbliżonym zapachu do olejku gorczycy.

Chociaż przez ostatnie kilkanaście lat nieustannie bada się

zależności między strukturą a zapachem, wyniki tych prac

są ciągle niejednoznaczne. Stwierdzono, że żadne właściwo-

ści chemiczne nie wiążą się z właściwościami zapachowy-

mi substancji. Ustalono jednak kilka cech charakterystycz-

nych dla związków zapachowych. Tymi cechami są:

• małe cząsteczki organiczne,

• masa cząsteczkowa <400,

• mogą mieć różne rozmiary i kształty,

• związki te muszą być lotne,

• stereoizomery mogą mieć inny zapach.

Z kolei przykładem związku o bardzo podobnej struktu-

rze, ale o innym zapachu jest karwon. Do radykalnej zmia-

ny zapachu wystarczy mała zmiana w strukturze związ-

ku. Karwon (ryc. 3) występuje w postaci dwóch izomerów

optycznych. Izomer prawoskrętny ma zapach kminku, a jego

odmiana lewoskrętna ma zapach mięty.

Zgodnie z najnowszą wiedzą to, że zapachy o prawie iden-

tycznej budowie chemicznej mogą różnie pachnieć, tłuma-

czymy tym, że są one rozpoznawane za pomocą różnych,

choć nakładających się zestawów receptorów [6].

B ADANIE WĘCHU ( OLFAKTOMETRYCZNE )

Budowa chemiczna związków zapachowych jest więc

swoista i bardzo złożona. Grupa osmoforowa będąca gru-

pą funkcyjną związku zapachowego jest odpowiedzialna

za to jak jest dany zapach odbierany (pozbawienie związ-

ku tej grupy powoduje zanik zapachu). Powszechnie uwa-

ża się, że grupy eterowa, estrowa, aldehydowa i ketonowa

sprawiają, że dociera do nas zapach przyjemny, a merkap-

tonowa, aminowa, tioformylowa odpowiadają za nieprzy-

jemne zapachy. Niestety, nie wiemy dlaczego określo-

Człowiek reaguje na ponad 100 tys. naturalnych i sztucz-

nych zapachów, a przeciętnie odczucie zapachu daje 10 12

cząstek wonnych w 1 ml wdychanego powietrza. Jedynie

2% substancji zapachowej dociera do nabłonka węchowe-

go, a do pobudzenia pojedynczej komórki zmysłowo-ner-

wowej wystarcza mniej niż 10 molekuł wonnych [26].

Badanie węchu możemy podzielić na badanie identyﬁ kacji

zapachu i badanie progu odczuwania zapachu ﬁ rmowych

Electronic PDF security powered by www.IndexCopernicus.com

Potargowicz E., Węch - niedoceniany zmysł człowieka.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: