TERMORECEPTORI: LA OM, LA ANIMALE, LA PLANTE - BIOLOGIE - 2025

De thermoreceptors sunt acei receptori care posedă multe organisme vii percep termeni de stimuli in jurul. Nu sunt tipice doar animalelor, deoarece plantele trebuie să înregistreze și condițiile de mediu care le înconjoară.

Detecția sau percepția temperaturii este una dintre cele mai importante funcții senzoriale și este adesea esențială pentru supraviețuirea speciilor, deoarece le permite să răspundă la schimbările termice tipice mediului în care se dezvoltă.

Crotalus willardi, cu unul dintre cele două gropi craniene distincte (termoreceptori) vizibile între nas și ochi. Robert S. Simmons.

Studiul său include o parte importantă a fiziologiei senzoriale și, la animale, a început în jurul anului 1882, datorită experimentelor care au putut să asocieze senzațiile termice cu stimularea localizată a siturilor sensibile pe pielea umană.

La oameni există termoreceptori care sunt destul de specifici în ceea ce privește stimulii termici, dar există și alții care răspund atât la „rece”, cât și la „cald”, precum și la unele substanțe chimice, cum ar fi capsaicina și mentolul (care produc stimuli similari). la senzații de cald și frig).

La multe animale, termoreceptorii răspund și la stimuli mecanici, iar unele specii le folosesc pentru a-și obține hrana.

Pentru plante, prezența proteinelor cunoscute sub numele de fitocrom este esențială pentru percepția termică și pentru răspunsurile de creștere asociate acesteia.

Termoreceptorii la om

Ființele umane, ca și alte animale mamifere, au o serie de receptori care le permit să se relaționeze mai bine cu mediul prin ceea ce a fost numit „simțurile speciale”.

Acești „receptori” nu sunt altceva decât porțiunile finale ale dendritelor însărcinate cu perceperea diferiților stimuli de mediu și transmiterea acestor informații senzoriale către sistemul nervos central (porțiuni „libere” ale nervilor senzoriali).

4 modele pentru structura sistemului senzorial la om (Sursa: Shigeru23 prin Wikimedia Commons)

Acești receptori sunt clasificați, în funcție de sursa stimulului, ca exteroceptori, proprioceptori și interoceptori.

Exteroceptorii sunt mai aproape de suprafața corpului și „simt” mediul înconjurător. Există mai multe tipuri: cele care percep temperatura, atingerea, presiunea, durerea, lumina și sunetul, gustul și mirosul, de exemplu.

Proprioceptorii sunt specializați în transmiterea stimulilor legați de spațiu și mișcare către sistemul nervos central, între timp interoceptorii sunt responsabili de trimiterea de semnale senzoriale care sunt generate în interiorul organelor corpului.

exteroceptori

În această grupă există trei tipuri de receptori speciali cunoscuți ca mecanoreceptori, termoreceptori și nociceptori, capabili să reacționeze la atingere, temperatură și durere.

La om, termoreceptorii au capacitatea de a răspunde la diferențele de temperatură de 2 ° C și sunt subclasificate în receptori de căldură, receptori la frig și nociceptori sensibili la temperatură.

- Receptorii de căldură nu au fost identificați în mod corespunzător, dar se crede că ar corespunde terminațiilor de fibre nervoase „goale” (nu mielinizate) capabile să răspundă la o temperatură crescută.

- termoreceptorii reci provin din terminațiile nervoase mielinizate care se ramifică și se găsesc în principal în epidermă.

- Nociceptorii sunt specializați în reacția la durere din cauza stresului mecanic, termic și chimic; Acestea sunt terminațiile fibrelor nervoase mielinizate care sunt ramificate în epidermă.

Termoreceptorii la animale

Animalele, precum și oamenii, depind, de asemenea, de diferite tipuri de receptori pentru a percepe mediul din jurul lor. Diferența dintre termoreceptorii umani în comparație cu cei ai unor animale este că animalele au adesea receptori care răspund atât la stimuli termici cât și mecanici.

Acesta este cazul unor receptori de pe piele și amfibieni, ai unor feline și maimuțe, care sunt capabili să răspundă la stimularea mecanică și termică deopotrivă (din cauza temperaturilor ridicate sau joase).

La animalele nevertebrate, existența posibilă a receptorilor termici a fost de asemenea demonstrată experimental, totuși, separarea unui răspuns fiziologic simplu la un efect termic de răspunsul generat de un receptor specific nu este întotdeauna ușoară.

Mai exact, „dovezi” indică faptul că multe insecte și unii crustacei percep variații termice în mediul lor. Piepturile au, de asemenea, mecanisme speciale pentru a detecta prezența gazdelor cu sânge cald și sunt singurele nevertebrate non-artropode unde s-a demonstrat acest lucru.

De asemenea, diverși autori subliniază posibilitatea ca unele ectoparazite ale animalelor cu sânge cald să detecteze prezența gazdelor lor în vecinătate, deși acest lucru nu a fost prea mult studiat.

La vertebrate, cum ar fi unele specii de șerpi și anumite lilieci care sugă sânge (care se hrănesc cu sânge), există receptori infraroșii capabili să răspundă la stimulii termici „infraroșii” emiși de prada cu sânge cald.

Fotografie a unui liliac care suge sângele („vampir”) (Sursa: Ltshears prin Wikimedia Commons)

Liliecii „vampir” îi au pe față și îi ajută să determine prezența ungulatelor care servesc ca hrană, între timp boasele „primitive” și unele specii de crotaline otrăvitoare le au pe piele și acestea sunt terminații nervoase libere care se ramifică.

Cum funcționează?

Termoreceptorii acționează mai mult sau mai puțin în același mod la toate animalele și o fac în esență pentru a spune organismului din care fac parte care este temperatura din jur.

După cum s-a discutat, acești receptori sunt de fapt terminali nervoși (capetele neuronilor conectați la sistemul nervos). Semnalele electrice generate în aceste ultime au doar câteva milisecunde, iar frecvența lor depinde foarte mult de temperatura mediului și de expunerea la schimbări bruște ale temperaturii.

În condiții constante de temperatură, termoreceptorii pielii sunt în mod constant activi, transmitând semnale creierului pentru a genera răspunsurile fiziologice necesare. Când se primește un nou stimul, este generat un nou semnal, care poate sau nu să dureze, în funcție de durata sa.

Canale ionice sensibile la căldură

Percepția termică începe cu activarea termoreceptorilor la capăturile nervoase ale nervilor periferici la nivelul pielii mamiferelor. Stimulul termic activează canalele ionice dependente de temperatură în terminalele axonului, ceea ce este esențial pentru percepția și transmiterea stimulului.

Aceste canale ionice sunt proteine ​​care aparțin unei familii de canale cunoscute sub numele de „canale ionice sensibile la căldură”, iar descoperirea lor a permis elucidarea mecanismului de percepție termică în profunzime.

Identitatea moleculară a nervilor care răspund la frig sau la căldură în funcție de expresia canalelor ionice sensibile la căldură (Sursa: David D. McKemy prin Wikimedia Commons)

Sarcina sa este de a regla fluxul de ioni, cum ar fi calciu, sodiu și potasiu, către și de la receptorii termici, ceea ce duce la formarea unui potențial de acțiune care are ca rezultat un impuls nervos către creier.

Termoreceptori în plante

Pentru plante este, de asemenea, esențial să se poată detecta orice schimbare termică care are loc în mediu și să emită un răspuns.

Unele cercetări privind percepția termică la plante au relevat faptul că depinde adesea de proteine ​​numite fitocromuri, care participă, de asemenea, la controlul proceselor fiziologice multiple ale plantelor superioare, printre care se numără germinarea și dezvoltarea răsadurilor, înflorire etc.

Fitochromele joacă un rol important în determinarea tipului de instalații de radiație la care sunt supuse și sunt capabile să acționeze ca „întrerupătoare” moleculare care se aprind sub lumină directă (cu o proporție mare de lumină roșie și albastră) sau care se opresc. la umbră (proporție ridicată de radiații „roșu extins”).

Reprezentarea schematică a unui fitocrom activ (Pr) și inactiv (Pfr) (Sursa: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de prin Wikimedia Commons)

Activarea unor fitocromuri promovează creșterea „compactă” și inhibă alungirea acționând ca factori de transcripție pentru genele implicate în aceste procese.

Cu toate acestea, s-a dovedit că, în unele cazuri, activarea sau inactivarea fitocromelor poate fi independentă de radiații (lumină roșie sau roșie îndepărtată), care este cunoscută drept „reacția de inversare a întunericului”, a cărei viteză depinde aparent de temperatura.

Temperaturile ridicate promovează inactivarea rapidă a unor fitocromi, determinându-i să înceteze să funcționeze ca factori de transcripție, promovând creșterea prin alungire.

Referințe

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Nevertebrate (nr. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Fiziologia umană cantitativă: o introducere. Presă academică.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Revizuirea anuală a fiziologiei, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Vertebrate: anatomie comparativă, funcție, evoluție. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Fitochromul B integrează semnalele de lumină și temperatură în Arabidopsis. Știință, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Preluat pe 4 decembrie 2019, pe www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermorecepttors
7. Zhang, X. (2015). Senzori moleculari și modulatori de termorecepție. Canale, 9 (2), 73-81.