Hallo,ich heiße Rouse.
Ich weiss nicht wie ein Temperatursinn funktioniert und welche Aufgabe er hat.Was hat das mit den Kälte- und Wärmekörperchen zu tun?
Bitte,kann mir vielleicht jemand helfen?
Danke schon mal in voraus!=)
Hallo Rouse.
schau mal hier:
http://www.online-lexikon.com/index.php?q=temperatur…
Was du konkret nicht verstehst, kannst du dann hier nochmal nachfragen.
VG
Jochen
Hallo!
Was du konkret nicht verstehst, kannst du dann hier nochmal
nachfragen.
Darf ich auch?
Wie kann man sich den Wirkmechanismus eines Thermorezeptors auf molekularer Ebene vorstellen?
(Leider fürchte ich, dass das eine dieser Fragen ist, auf die niemand eine Antwort weiß…)
Aber um noch einen „Funfact“ beizutragen: Dem Duftstoff Menthol wird eine kühlende Wirkung zugeschrieben. Man vermutet daher, dass Kälterezeptoren einen körpereigenen Liganden haben, der mit Menthol verwandt ist. Ähnliches gilt für Hitze und Chili. Trotzdem erklärt das den Mechanismus noch lange nicht …
Michael
Hallo Michael: Im Buch "Physiologie; R. Klinke, 5. Aufl, 2005, Thieme Verlag, S.635 steht: Der molekulare Mechanismus der Thermorezeption wird derzeit wissenschaftlich untersucht. Sehr wahrscheinlich sind dabei Kationenkanäle aus der grossen Familie der TRP-Rezeptorkanäle (transient receptor potential)beteiligt. Dies sind meist unspezifische Kationenkanäle, die durch verschiedene Stimuli (z.B. Liganden, Temperatur, Osmolarität) gesteuert werden können. Man nimmt an, dass thermorezeptive Afferenzen bestimmte TRP-Rezeptorkanäle exprimieren, die bei definierten Temperaturänderungen geöffnet werden. TRPM8, der wahrscheinlich in Kaltrezeptoren exprimiert ist, wird sowohl bei Abkühlung unter 27°C als auch durch einige Substanzen wie Menthol oder Eukalyptusöl (lösen Kälteempfinden aus) aktiviert. Eine andere Hypothese der Kälterezeption geht davon aus, dass durch Abkühlung spezifische Kaliumkanäle deaktiviert werden und dadurch zu einer Depolarisation beitragen.
Bei Google unter „Thermorezeption“ findet sich ein Artikel von „Christoph J. Kleineidam, Uni Würzburg, Thermorezeption“ (Neuroethologie SS09,VL 0607042) mit zusätzlichen Literaturangaben. Er schreibt: Thermorezeptoren sind meist multimodal - Druck (Merkel Zellen) - Ligand (z.B. Menthol) - Nozizeption (Schmerzreiz wahrnehmen). U.a. zu Thermorezeptoren gibt es eine Bildlegende zu 6 verschiedenen TRP-Rezeptorkanälen bei denen aufgeführt ist worauf sie neben Temperatur auch noch reagieren (garlic, chilli, ment, cinnamon etc.). Aufgrund der Graphiken kann angenommen werden, dass zu den Kanälen molekulare Grundstrukturen bekannt sind. Viel Spass beim weiter suchen zum Thema. Gruss. Paul
Hallo!
Wie kann man sich den Wirkmechanismus eines Thermorezeptors
auf molekularer Ebene vorstellen?
(Leider fürchte ich, dass das eine dieser Fragen ist, auf die
niemand eine Antwort weiß…)
Aber um noch einen „Funfact“ beizutragen: Dem Duftstoff
Menthol wird eine kühlende Wirkung zugeschrieben. Man vermutet
daher, dass Kälterezeptoren einen körpereigenen Liganden
haben, der mit Menthol verwandt ist. Ähnliches gilt für Hitze
und Chili. Trotzdem erklärt das den Mechanismus noch lange
nicht …
Michael
1 Like
Hallo!
Hey, Danke. Schön fand ich, dass mein rudimentäres Halbwissen mit Menthol und Chili wohl so falsch nicht war. Allerdings meinte ich mit „… auf molekularer Ebene …“ noch eine Stufe darunter. Temperatur ist ungeordnete Teilchenbewegung. Es ist mir nicht klar - und ich habe auch noch keine plausible Theorie gehört - wie diese Teilchenbewegung in den Öffnungszustand eines Ionenkanals übersetzt werden soll.
Michael
Huhu!
Temperatur ist ungeordnete Teilchenbewegung. Es ist
mir nicht klar - und ich habe auch noch keine plausible
Theorie gehört - wie diese Teilchenbewegung in den
Öffnungszustand eines Ionenkanals übersetzt werden soll.
Temperatur ist zwar ungeordnete Teilchenbewegung, aber sie hat schon definierte Auswirkungen.
Die Ionenkanäle schwimmen in der Membran, und bestehen aus Ringförmig angeordneten beta-Barrels. (Das ist zumindest die Standardform von Ionenkanälen)
Ab hier ins Blaue hinein vermutet:
Wenn die Temperatur runtergeht, passieren mit dem System 2 Dinge, die einen Einfluss auf die Leitfähigkeit des Kanals haben können:
Die Membran wird weniger flüssig, immerhin ist Säuger-Zellmembranfluidität auf Körpertemperatur optimiert.
Das zweite ist, das das Enzym selbst starrer wird.
Psychrophilen-Enzyme denaturieren häufig schon bei Raumtemperatur - d.h. ein psychrophilen-Membrankanal, der bei 22°C denaturiert und nicht mehr leitet, und sich darunter wieder korrekt faltet, wäre schon ein Temperatursensor.
Kälte-Sensoren von Säugern könnten genau so aussehen.
Bräuchte man nur noch einen brauchbaren Mechanismus als erste Hypothese.
Psychrophile haben in ihren Enzyme weniger Salzbrücken und H-Brücken, außerdem nicht sehr ideal gepackte hydrophobe Bereiche.
(Ideale Packung der Hydrophoben Bereiche ist ein wichtiger Teil von Hochtemperaturanpassungen)
D.h. der Kanal könnte einfach nur sehr schwach von H-Brücken stabilisiert sein,
so das sie über seiner Schalttemperatur nicht geschlossen sind, er sie für den Betrieb aber benötigt.
Sobald die Temperatur so tief fällt, das die H-Brücken sich schließen können, leitet er.
(Analog ginge das mit einem 2-Komponenten-System - oberhalb der Schalttemperatur liegt die Nicht-Membran-Komponente denaturiert vor, sobald sie sich renaturiert, weil die Temperatur absinkt, schaltet sie den Kanal.)
Für mich klingt das plausibel - ich habe aber nicht wirklich recherchiert.
Was daran klingt unplausibel?
Viele Grüße!
Ph.
Hallo Michael: Auch biochemisch, enzymatische Reaktionen laufen nur ab einer bestimmten Temperatur ab. Thema: freie Energie Delta G soll Minus sein damit eine Reaktion abläuft. Bei Ionenkanälen (Proteine, enzymatischer Ionenkanal wie z.B. Na+/K±ATPase) spielen molekulare Kräfte wie H-Brücken, van der Waals Kräfte, polare Kräfte etc. eine Rolle und die sind Temperatur-abhängig. Moleküle, Proteine müssen u.a. thermisch angeregt werden damit sie reagieren. Liganden die z.B. an Rezeptoren wie G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCR)andocken gelingt das nur bei einem bestimmten Temperaturbereich. Ich sehe kein Theorie-Problem bezüglich der Wirkung von thermischer Energie (Temperatur) auf den Öffnungs- oder Schliesszustand eines Ionenkanals. Die Konformationsänderungen die bei Enzymen und Ionenkanälen die gewünschte Reaktion (Protein schneiden oder Kanal öffnen/schliessen) ermöglichen sind Temperatur-abhängig. Zur Zeit befasse ich mich Hobby-mässig mit Ionenkanälen. Gruss. Paul
Hallo Paul!
Was Du schreibst, weiß ich wohl.
Mein Problem damit ist, dass die Temperatur eine statistische Größe ist. Sie gibt an, wie große die mittlere kinetische Energie eines Teilchens ist. Sie kann aber beim besten Willen keinen Aufschluss darüber geben, ob ein individueller Ionenkanal geöffnet oder geschlossen ist, weil das ein zufälliger Prozess ist.
Gut - vielleicht sollte ich mich einfach von der Vorstellung trennen, dass man die Reaktion einer Zelle auf einen einzigen Rezeptor reduzieren kann (bei der Fototransduktion und bei der Olfaktion geht das ja …).
Michael
Hi Michael,
es ist eher die Regel als die Ausnahme, dass Ionenkanäle statistisch Öffnen. Man kann das gut mit Einzelkanal-Patch-Clamp-Techniken zeigen. Bei Anwesenheit eines Liganden oder eines Membranpotentials steigt oder sinkt einfach die Öffnungswahrscheinlichkeit.
Wie die thermische Molekülbewegung ist auch die Bindung von Liganden ein stochastischer Prozess. Genauso verhält es sich auf molekularer Ebene auch mit dem Potential, welches lokal durch zufällige Schwankungen der Ionenkonzentrationen auch sehr stark schwankt.
Letzlich ist es nicht der Zustand eines Kanaltyps, der über die Reaktion der Zelle entscheidet, sondern es kommt zu einer intrazellulären Signalkaskade. Die Prozesse, die hier eine Rolle spielen, sind nicht-linear. Die Signalkaskaden laufen letzlich über die „Störung“ eines Phosphorylierungs-/Dephosphorylierungs-Gleichgewichts. Das ist erstmal stabil; wennn aber „zu viele“ Kanäle „zu oft“ geöffnet sind, schlägt das Gleichgewicht um, umd die Zelle reagiert entsprechend (zB. durch die Auslösung eines AP).
(bei der Fototransduktion und bei der
Olfaktion geht das ja …).
Ja schon; das sind aber IMHO spezielle Anpassungen an extreme Empfindlichkeiten. Die „natürliche“ Translation eines Reizes über Ionenkanäle ist aber statistischer Natur (das gilt auch für die Olfakto- und Photorezeptoren, nur ist da der stat. Mittelwert der Reaktionsschwelle sehr weit in Richtung „Empfindlichkeit“ geschoben; man kann auch hier zeigen, dass sich zB. Kanäle eines Photorezeptors auch bei Abwesenheit von Photonen öffnen und mitunter auch geschlossen bleiben, obwohl Photonen absorbiert werden. Das findest du vielleicht hier weitere Informationen: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1995674/… und http://www.jbc.org/content/279/46/47773.full.pdf+html).
VG
Jochen
2 Like