Spektroskopija molekula i tajna mirisa

Otvoreni dan IRB u Laboratoriju za molekulsku fiziku 13.lipnja 2015.

Kako znanstvena zajednica shvaća funkcioniranje osjeta njuha? Većina znanstvenika koja se bavi proučavanjem osjeta njuha slaže se u tome da se molekule mirisa vežu za receptore njuha unutar membrana nosne sluznice. Ove bjelančevine su izolirali Richard Axel i Linda Buck za što su 2004. godine nagrađeni Nobelovom nagradom za medicinu [1]. ** plakat 1 - slike

No pitanje mehanizma osjeta njuha, tj kako se mirisne molekule vežu za receptore, te je li njihov oblik presudan za pokretanje signalne kaskade prema živčanim vlaknima i mozgu podijelilo je stručnu javnost. Luca Turin, do 1996. javnosti uglavnom nepoznat biolog, objavio je članak u časopisu Chemical Senses pod naslovom “A spectroscopic mechanism for primary olfactory reception” [2] u kojem obnavlja ranije predloženu teoriju Dysona [3] i Wrighta [4] prema kojoj receptori odgovaraju na vibracije molekula, a ne na njihov oblik. U tom članku, kojeg je prethodno odbio časopis Nature, on predlaže mehanizam kojim bi receptori prenosili kvante vibracija: neelastično tuneliranje elektrona.

Objavio je i knjigu “The Secret of Scent” 2006. godine [5].

O toj teoriji snimljen je dokumentarni film BBC-a “Acode in the nose” 1995. godine, dostupan na internetu [6]. Komentari osoba koje nisu sklone toj teoriji nisu bili laskavi [7]: “He’s had some peripheral support, but… people don’t want to line up behind Luca,” Tim Jacob, an olfaction scientist at the University of Cardiff told the BBC. “It’s scientific suicide.”

“I like to think of the vibration theory of olfaction and its proponents as unicorns. The rest of us studying olfaction are horses,” Leslie Vosshall, The Rockefeller University in New York, koautorica publikacije u Nature Neuroscience 2004. za BBC.

Vibracijska teorija mirisa Što ova teorija predlaže što je teško prihvatiti zajednici biologa, kemičara i liječnika? Osim što porijeklo mehanizma nalazi u kvantnoj fizici, vibracijska teorija mirisa predviđa da molekule srodnih (istih) vibracija imaju isti miris. Molekule iste strukture u kojima su protoni zamijenjeni deuterijem, mirišale bi različito. 2004. godine napravljen je pokus prepoznavanja mirisa acetofenona-h8 i acetofenona-d8 i rezultati (negativni, pobijaju vibracijsku teoriju) objavljeni u časopisu Nature Neuroscience [8]. Članak je popraćen i trijumfalnim uvodnikom urednika koji je zadovoljno ustvrdio da je uredništvo Nature-a imalo pravo što je odbilo Turinovu publikaciju u devedesetim godinama, jer se sada potvrđuje da ljudi ne mogu razlilkovati miris protoniranih od mirisa deuteriranih molekula. S druge strane raniji rad na benzaldehidu govorio je u prilog vibracijskoj teoriji [9]. Teorijsko promišljanje je li tuneliranje elektrona koje bi prenosilo kvante vibracijskih energija izvan stanice u stanicu uopće moguće, objavljeno je 2007. u prestižnom časopisu Physical Review Letters [10], dok je važan argument uslijedio 2011. godine od strane Turina i suradnika člankom u PNAS-u: vinske mušice mogu razlikovati deuterirane od protoniranih molekula [11]!

Hettinger, zagovornik ideje da je miris prije svega kemijski osjet, ne spektralno osjetilo, u svom osvrtu navodi primjedbe [12]!:

ne navode se primjeri ljudskog razlikovanja mirisa –H i –D spojeva mehanizam neelastičnog tuneliranja elektrona nije zabilježen niti u jednom

drugom osjetilu (vid, njuh imaju kontinuiranu mogućnost praćenja akustičnih i vidljivih vibracija elektromagnetskih valova, dok je dimenzija mirisa upitna)

za spojeve vrlo sličnih spektralnih karakteristika mirisi mogu biti VRLO različiti

s druge strane isti miris mogu imati molekule bitno različitih vibracijskih spektara

Maria Isabel Franco i sur. odgovaraju [13]:

vibracijska teorija daje razlog zašto većina enantiomernih parova (desni i lijevi oblici molekula) ima isti miris

vinske mušice reagiraju na molekule i spektralno i kemijski pojmovi kojima se mirisi opisuju i označavaju predstavljaju kontinuirani

prostor mirisa Jedan svježi pogled “izvana” trudi se uzeti u obzir više aspekata molekula istovremeno. Tako poznati primjer R- i S- karvona, optički desnog i lijevog oblika iste molekule koji imaju iste vibracije a mirišu različito

tumače pokretljivošću ove molekule, njezinom većom fleksibilnošću u odnosu na kamfor , koji isto miriši i u desnom i u lijevom obliku [14,15]!

kamfor

Proučavajući dinamiku molekula u ovisnosti o temperaturi, zaključili su da molekule koje na sobnoj temperaturi raspolažu s više stupnjeva slobode i sposobne su “prebrisati” veći dio svojeg konformacijskog prostora, različito mirišu u različitim enantiomernim oblicima (desne i lijeve različito mirišu). Najnovija istraživanja dr. Turina provedena su na molekulama sa značajno većim brojem CH veza u odnosu na acetofenon, u kojima je i efekt deuteriranja na vibracije

jače izražen. Pokazuje se da i ljudi mogu osjetiti razliku mirisa između protoniranih i deuteriranih molekula [16]. Ideja da se signal kroz stanične transmembranske proteine prenosi tuneliranjem proširila se i u druga područja istraživanja, tako je u Nature Scientific Reports objavljen rad pod naslovom “Neuroreceptor activation by vibration-asisted tunneling” [17], a u FEBS Letters se promišlja vibracijska aktivacija ligandima adenozinskog receptora [18]. Pratit ćemo ova istraživanja i nadalje s vellikim interesom! Literatura:

1. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2004/ 2. L. Turin: A Spectroscopic Mechanism for Primary Olfactory Reception,

Chemical Senses 21 (1996) 773 – 791. 3. G. M. Dyson: The scientific basis of odour, Chem. Ind. 57 (1938) 647 – 651. 4. R. H. Wright: Odor and molecular vibration: neural coding of olfactory

information, J. Theor. Biol. 64 (1977) 473-502. 5. Luca Turin: The Secret of Scent, Faber and Faber, 2007. 6. https://www.youtube.com/watch?v=lSXEeyfbBzc 7. http://www.redorbit.com/news/science/1112772315/quantum-smell-theory-

luca-turin-012813/#oc1EUSm372zsfiUP.99 8. A. Keller, L. B. Vosshall, Nature Neuroscience 7 (2004) 337 (također i

uvodnik istog broja). 9. Haffenden LJ, Yaylayan VA, Fortin J : "Investigation of vibrational theory of

olfaction with variously labelled benzaldehydes". Food Chem. 73 (1)(2001) 67–72

10. Jennifer C. Brookes, Filio Hartoutsiou, A. P. Horsfield, A. M. Stoneham: Could Humans Recognize Odor by Phonon Assisted Tunneling? Physical Review Letters 98 (2007) 038101.

11. Maria Isabel Franco, Luca Turin, Andreas Mershin, Efthimios M. C. Skoulakis: Molecular vibration-sensing component in Drosophila melanogaster olfaction, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 108(9) (2011) 3797 -3802.

12. T. P. Hettinger: Olfaction is a chemical sense, not a spectral sense, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 108(31) (2011) E349.

13. Maria Isabel Franco, Luca Turin, Andreas Mershin, Efthimios M. C. Skoulakis: Reply to Hettinger: Olfaction is a physical and a chemical sense in Drosophila, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 108(31) (2011) E350.

14. Jennifer C. Brookes, Andrew P. Horsfield, A. Marshall Stoneham: Odour character differences for enantiomers correlate with molecular flexibility, Journal of the Royal Society Interface 6 (2009) 75 – 86.

15. Jennifer C. Brookes, Andrew P. Horsfield, A. Marshall Stoneham: The Swipe Card Model of Odorant Recognition, Sensors 12 (2012) 15709 – 15749.

16. Karine Audouze, Anne Tromelin, Anne Marie Le Bon, Christine Belloir, Rasmus Koefoed Petersen, Karsten Kristiansen, Søren Brunak,Olivier Taboureau: Identification of Odorant-Receptor Interactions by Global Mapping of the Human Odorome, PLOS ONE, Published: April 02, 2014DOI: 10.1371/journal.pone.0093037

17. Ross D. Hoehn, David Nichols, Neven Hartmut, kais Sabre: Neuroreceptor activation by vibration-assisted tunneling”, Nature Scientific Reports, 5 (2015) article 9990.

18. Hyun Keun Chee, Jin-San Yang, Je-Gun Joung, Byoung-Tak Zhang, S. June Oh: Characteristic molecular vibrations of adenosine receptor ligands, FEBS Letters 589 (2015) 548-552.

19. http://www.newscientist.com/blogs/shortsharpscience/2013/01/quantum-smell-theory-causes-ne.html

20. http://www.ted.com/talks/luca_turin_on_the_science_of_scent#t-159775 21. http://abrushtoyourscent.blogspot.com/2013/09/r-vibration-theory-of-

olfaction.html 22. http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-21150046 23. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=study-bolsters-quantum-

vibration-scent-theory 24. http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/01/controversial-molecular-

vibration-theory-smell-olfaction 25. http://www.newstatesman.com/sci-tech/2013/02/science-no-work-

completed-until-it-has-been-picked-pieces 26. I. A. Solov’yov, P.-Y. Chang, K. Schulten:Vibrationally Assisted Electron

Transfer Mechanism of Olfaction: Myth or Reality? Phys. Chem. Chem. Phys. 14(40) (2012) 13861-13871.

Kako proučavamo vibracije molekula? **poster 2

Spektrometar očima laika

Naš nos je najbolji spektroskop u prirodi, tvrdi Luca Turin. Spektroskop je naziv

za napravu kojom se razlikuju kemijske supstance po svojem spektru. Spektar je pak "otisak prsta" vlastitih energija neke molekule. U laboratorijima se bilježi nekim zapisom u ovisnosti o valnoj duljini zračenja λ ili valnom broju

valni broj = 1 / λ

a izražava se u obrnutim centimetrima (cm-1). Voda ima tri atoma i tri načina vibracije:

i njen ramanski spektar izgleda ovako:

Što su parfemi? Parfemi su smjese hlapljivih tekućina dobivenih bilo iz prirodnih preparata bilo sintetiziranih u laboratoriju. U prosječnom parfemu može ih biti tridesetak, u "bazi" parfema breskve Pierra Nuyena dvjestotinjak čistih spojeva. Još od pradavnih vremena ljudi su koristili mirise. Tapputi je spravljala mirise u doba

mezopotamijske civilizacije. Korišteni su korijandar, mirta, borova smola, ulje bergamot citrusa i cvijeće. Al-Kindi nam je ostavio više od stotinu recepata za mirise.

Na Cipru u Pyrgosu otkriveno je nalazište parfumerije koja datira iz antičkih vremena. Avicena (Ibn Sina, Perzija) je izumio ekstrakciju eteričnih ulja destilacijom, dok su do tada cvjetne mirise dobivali gnječenjem latica i lišća u tarioniku. Bavio se ekstrakcijom ružinih ulja.

U Evropi je kraljica Elizabeta Ugarska (1370) koristila tzv. vodicu na bazi ružmarina, lavande i metvice (prema drugima ružmarin, cedar i terpentin). Priča kaže da se

uzimanjem te vodice što u želudac što korištenjem kao parfema toliko pomladila da ju je u 72. godini zaprosio mladi poljski kralj. U XVI stoljeću Katarina Medici imala je osobnog parfumera, a parfeme su mogli platiti samo bogataši (koristili su ih za prikrivanje svojih neugodnih mirisa). Poznata "kolonjska voda" tj. eau de Cologne ime je dobila po Kőlnu gdje ju je izumio brico Giovanni Paolo Feminis. Priča Luce Turina započinje 1981. na jugu Francuske kamo se preselio iz Londona. Provansa je poznata kao kraj gdje se uzgajaju biljke radi eteričnih ulja još od 14. stoljeća, a Nica je bila puna malih dućana u kojima su se prodavali parfemi. Presudan je za njega bio susret s mirisom „Nombre noir“ firme Shiseido zbog kojeg se okrenuo proučavanju mirisa. Imao je vremena, odličnu knjižnicu na raspolaganju i činio ono što se od znanstvenika i očekuje: počeo je misliti.

Kako naši nosevi čitaju molekule? Ne znamo. Zašto nema puno interesa u znanosti o mirisu? Pa postoji par bolesti njuha, te su obično neizlječive i ne dobijaju puno simpatije. Mada je industrija parfema veliki biznis, parfemi su svijet niske tehnologije, frivolan. Osjet mirisa je zanemaren u odnosu na ostala čula jer se miris ne može tako lako prenositi poput slike ili zvuka. Ne možete ga poslati telefaksom. Također se smatra manje pouzdanim od vida ili sluha. Krivo, kaže Turin. Uza sve to postoji i pristup „pravi muškarac nema ništa s tim“.

Moderna teorija mirisa kaže da oblik molekule (geometrijski raspored atoma) određuje prirodu mirisa te molekule. To je znanstveni „mač u kamenu“ poput pitanja o porijeklu života, nestanka dinosaura ili mehanizma općeTurin izjavljuje da misli da je riješio problem (i još dvojica prije njega). O tome govori njegova knjiga. 2006. radi u kompaniji Flexitral, dizajnirajući nove molekule mirisa za plaću. Dok ga Flexitral nije unajmio živio je kao akaradio u svijetu „gdje se novac, kao i saobraćajne nesreće i seksualno prenosive bolesti dešavaju nekom drugom“. Njegov se život promijenio.

Parfemi su složene smjese „sirovih materijala“. Njih dijelimo na ekstrakte iz prirodnih supstanci koje mogu biti biljnog ili životinjskog porijekla te na sintetske supstance koje su sačinjene od jedne molekulske vrste. Šest velikih kompanija proizvodi parfemske komponente sintetski: Firmenich, IFF, Quest, Synrise, Givaudan i Taksago. Postoje d(engl. perfume) je danas uglavnom napravljen od smjese sintetskih molekula, dok je aroma (engl. flavour) bazirana na molekulama uzetim iz prirode. Zanimljivo je de je ljutina iz hrena molekula koja spada

Prvi parfem koji je iskoristio ljudskom rukom napravljen miris bio je 1881. Fougère Royale od Paul Parqueta za Houbigant. Sintetski dodatak bio je kumarin.

Laktoni kumarin “nježan, mekan, pudrast“

uzimanjem te vodice što u želudac što korištenjem kao parfema toliko pomladila da 72. godini zaprosio mladi poljski kralj. U XVI stoljeću Katarina Medici imala je

osobnog parfumera, a parfeme su mogli platiti samo bogataši (koristili su ih za prikrivanje svojih neugodnih mirisa). Poznata "kolonjska voda" tj. eau de Cologne

a po Kőlnu gdje ju je izumio brico Giovanni Paolo Feminis.

Priča Luce Turina započinje 1981. na jugu Francuske kamo se preselio iz Londona. Provansa je poznata kao kraj gdje se uzgajaju biljke radi eteričnih ulja još od 14.

a malih dućana u kojima su se prodavali parfemi. Presudan je za njega bio susret s mirisom „Nombre

zbog kojeg se okrenuo proučavanju mirisa. Imao je vremena, odličnu knjižnicu na raspolaganju i činio ono što se od

uje: počeo je misliti.

Kako naši nosevi čitaju molekule? Ne znamo. Zašto nema puno interesa u znanosti o mirisu? Pa postoji par bolesti njuha, te su obično neizlječive i ne dobijaju puno simpatije. Mada je industrija parfema veliki biznis, parfemi su svijet niske tehnologije, frivolan. Osjet mirisa je zanemaren u odnosu na ostala čula jer se miris ne može tako lako prenositi poput slike ili zvuka. Ne možete ga poslati telefaksom. Također se smatra manje pouzdanim od vida ili sluha. Krivo, kaže Turin. Uza sve to postoji i

p „pravi muškarac nema ništa s tim“.

Moderna teorija mirisa kaže da oblik molekule (geometrijski raspored atoma) određuje prirodu mirisa te molekule. To je znanstveni „mač u kamenu“ poput pitanja o porijeklu života, nestanka dinosaura ili mehanizma opće anestezije. 2006. Luca Turin izjavljuje da misli da je riješio problem (i još dvojica prije njega). O tome govori njegova knjiga. 2006. radi u kompaniji Flexitral, dizajnirajući nove molekule mirisa za plaću. Dok ga Flexitral nije unajmio živio je kao akademski znanstvenik koji je radio u svijetu „gdje se novac, kao i saobraćajne nesreće i seksualno prenosive bolesti dešavaju nekom drugom“. Njegov se život promijenio.

Parfemi su složene smjese „sirovih materijala“. Njih dijelimo na ekstrakte iz upstanci koje mogu biti biljnog ili životinjskog porijekla te na sintetske

supstance koje su sačinjene od jedne molekulske vrste. Šest velikih kompanija proizvodi parfemske komponente sintetski: Firmenich, IFF, Quest, Synrise, Givaudan i Taksago. Postoje dva ogranka umjetnosti mirisa: parfem i aroma. Parfem (engl. perfume) je danas uglavnom napravljen od smjese sintetskih molekula, dok je aroma (engl. flavour) bazirana na molekulama uzetim iz prirode. Zanimljivo je de je ljutina iz hrena molekula koja spada u bojne otrove.

Prvi parfem koji je iskoristio ljudskom rukom napravljen miris bio je 1881. Fougère Royale od Paul Parqueta za Houbigant. Sintetski dodatak bio je kumarin.

“nježan, mekan, pudrast“

uzimanjem te vodice što u želudac što korištenjem kao parfema toliko pomladila da 72. godini zaprosio mladi poljski kralj. U XVI stoljeću Katarina Medici imala je

osobnog parfumera, a parfeme su mogli platiti samo bogataši (koristili su ih za prikrivanje svojih neugodnih mirisa). Poznata "kolonjska voda" tj. eau de Cologne

a po Kőlnu gdje ju je izumio brico Giovanni Paolo Feminis.

Priča Luce Turina započinje 1981. na jugu Francuske kamo se preselio iz Londona. Provansa je poznata kao kraj gdje se uzgajaju biljke radi eteričnih ulja još od 14.

a malih dućana u kojima su se prodavali parfemi. Presudan

frivolan. Osjet mirisa je zanemaren u odnosu na ostala čula jer se miris ne može tako lako prenositi poput slike ili zvuka. Ne možete ga poslati telefaksom. Također se smatra manje pouzdanim od vida ili sluha. Krivo, kaže Turin. Uza sve to postoji i

Moderna teorija mirisa kaže da oblik molekule (geometrijski raspored atoma) određuje prirodu mirisa te molekule. To je znanstveni „mač u kamenu“ poput pitanja

anestezije. 2006. Luca Turin izjavljuje da misli da je riješio problem (i još dvojica prije njega). O tome govori njegova knjiga. 2006. radi u kompaniji Flexitral, dizajnirajući nove molekule mirisa

demski znanstvenik koji je radio u svijetu „gdje se novac, kao i saobraćajne nesreće i seksualno prenosive bolesti

Parfemi su složene smjese „sirovih materijala“. Njih dijelimo na ekstrakte iz upstanci koje mogu biti biljnog ili životinjskog porijekla te na sintetske

supstance koje su sačinjene od jedne molekulske vrste. Šest velikih kompanija proizvodi parfemske komponente sintetski: Firmenich, IFF, Quest, Synrise,

va ogranka umjetnosti mirisa: parfem i aroma. Parfem (engl. perfume) je danas uglavnom napravljen od smjese sintetskih molekula, dok je aroma (engl. flavour) bazirana na molekulama uzetim iz prirode. Zanimljivo je de je

Prvi parfem koji je iskoristio ljudskom rukom napravljen miris bio je 1881. Fougère Royale od Paul Parqueta za Houbigant. Sintetski dodatak bio je kumarin.

Kako djeluje parfem? **poster 3 Najprije isparavaju najlakše molekule, potom nešto teže, dok najteže najdulje

ostaju na papirnatoj trakici. Govorimo o raznim „notama“: kumarin spada u „zelenu notu“. Molekule oslobađa iz njihovog ležišta toplina stranu zapešća, ispod ušiju, u pregibe podlaktica... Nakon najlakših, dolaze na red „note srca“ gdje umjetnost parfumera najviše dolazi do izražaja.

Mirisi kože/dima

para-cresol miriši po koži i dimu; Vanilije

vanillin po vaniliji, sladak otkrili ga 1874. Ferdinand Tiemann, Wilhelm Haarmann

Bademi

Voćni mirisi:

esteri

Najprije isparavaju najlakše molekule, potom nešto teže, dok najteže najdulje ostaju na papirnatoj trakici. Govorimo o raznim „notama“: kumarin spada u „zelenu notu“. Molekule oslobađa iz njihovog ležišta toplina – zato ih nanosimo na unutarnju

šća, ispod ušiju, u pregibe podlaktica... Nakon najlakših, dolaze na red „note srca“ gdje umjetnost parfumera najviše dolazi do izražaja.

cresol miriši po koži i dimu;

vanillin po vaniliji, sladak

tkrili ga 1874. Ferdinand Tiemann, Wilhelm Haarmann

gorki bademi – cijanid OTROVAN

marcipan –mandelonitril

Najprije isparavaju najlakše molekule, potom nešto teže, dok najteže najdulje ostaju na papirnatoj trakici. Govorimo o raznim „notama“: kumarin spada u „zelenu

zato ih nanosimo na unutarnju šća, ispod ušiju, u pregibe podlaktica... Nakon najlakših, dolaze na red

tkrili ga 1874. Ferdinand Tiemann, Wilhelm Haarmann

Mošusi Nekad su se dobijali od životinja, popis kojih podsjeća na litaniju prometnih žrtava: spolne žlijezde mošusnog jelena, osušena krv planinske divokoze, urin dabra...1880-tih se moglo dobro zaraditi na mošusu jer je bilo malo vjerojatno da će ove tvari biti industrijski proizvedene. 1887 slučajno sintetiziran mošus Baur radio na eksplozivu TNT: trinitrotoluenu:

sintetizirao je mošus (engl. musk):

Svi mošusni mirisi na bazi NOjako upija UV zračenje.

1921-1925 Leopold Ružička odredio strukturu muskona

petnaesteročlani prsten muskon je umjetno sintetizirani analog mošusa

Drva i ambre - tamjan - mira - storaks

jedinstveni, nezemaljski ni tekući ni kruti, ljepljivi

Nekad su se dobijali od životinja, popis kojih podsjeća na litaniju prometnih žrtava: spolne žlijezde mošusnog jelena, osušena krv planinske divokoze, urin

tih se moglo dobro zaraditi na mošusu jer je bilo malo vjerojatno da će ari biti industrijski proizvedene.

1887 slučajno sintetiziran mošus

Baur radio na eksplozivu TNT: trinitrotoluenu:

sintetizirao je mošus (engl. musk):

Svi mošusni mirisi na bazi NO2 su zabranjeni u razvijenim zemljama jer NO

1925 Leopold Ružička odredio strukturu muskona

petnaesteročlani prsten muskon je umjetno sintetizirani analog mošusa

jedinstveni, nezemaljski

ni tekući ni kruti, ljepljivi

Nekad su se dobijali od životinja, popis kojih podsjeća na litaniju prometnih žrtava: spolne žlijezde mošusnog jelena, osušena krv planinske divokoze, urin

tih se moglo dobro zaraditi na mošusu jer je bilo malo vjerojatno da će

su zabranjeni u razvijenim zemljama jer NO2

Sandalovine drvo je teško uzgojiti Z-beta –santolol ima 11 koraka u kemijskoj sintezi, da predložite kolegama kemičarnaprave, izvikali bi se na vas

3 Kako funkcionira njuh? Miris je biološki fenomen, to naše stanice osjećaju kada ih dotaknu molekule Turin. Osjet je rezultat pobude organa (nosa) molekulama parfema, stvaranjem signala koji prema hipotezi Turina nastaje tuneliranjem elektrona u proteinskim receptorima unutar nosne sluznice. Struja elektrona se prevodi u signal živčanih stanica koji primaju centri tzv glomerulusi, te centri za miris u bazi mozga....

Human olfactory systNasal epithelium 5:

glomerulus:

Pretpostavlja se da receptori (ima ih 347 , Linda Buck 1991.) spadaju u intermembranske tipove proteina koji sedam puta prolaze kroz membranu:

santolol

ima 11 koraka u kemijskoj sintezi, da predložite kolegama kemičarnaprave, izvikali bi se na vas

3 Kako funkcionira njuh?

Miris je biološki fenomen, to naše stanice osjećaju kada ih dotaknu molekule Turin. Osjet je rezultat pobude organa (nosa) molekulama parfema, stvaranjem

hipotezi Turina nastaje tuneliranjem elektrona u proteinskim receptorima unutar nosne sluznice. Struja elektrona se prevodi u signal živčanih stanica koji primaju centri tzv glomerulusi, te centri za miris u bazi mozga....

Human olfactory system. 1: Olfactory bulb 2: Mitral cells 3:

5: Glomerulus (olfaction) 6: Olfactory receptor cells

Pretpostavlja se da receptori (ima ih 347 , Linda Buck 1991.) spadaju u intermembranske tipove proteina koji sedam puta prolaze kroz membranu:

ima 11 koraka u kemijskoj sintezi, da predložite kolegama kemičarima da to

Miris je biološki fenomen, to naše stanice osjećaju kada ih dotaknu molekule – kaže Turin. Osjet je rezultat pobude organa (nosa) molekulama parfema, stvaranjem

hipotezi Turina nastaje tuneliranjem elektrona u proteinskim receptorima unutar nosne sluznice. Struja elektrona se prevodi u signal živčanih stanica koji primaju centri tzv glomerulusi, te centri za miris u bazi mozga....

3: Bone 4: Olfactory receptor cells

intermembranske tipove proteina koji sedam puta prolaze kroz membranu:

Imamo nedovoljno informacija što se dešava kada molekula mirisa dolazi na receptor. Da li je svaki receptor specifičan za dani miris? Pretpostavka da jedan receptor detektira jedan tip mirisa nije točna, jer postoji nesrazmjer broja receptora i broja molekula mirisa ( pribl. 350 receptora : stotine tisuća mirisa). Spojevi koji isključuju receptore zovu se antagonisti, dok su molekule koje se vežu na receptore i čine da je protein u otvorenom stanju – agonisti. Pri anesteziji kod zubara dobijamo injekciju ksilokaina koji zatvara kanale natrija i djeluje antagonistički, dokje morfij agonist receptora opijata koji otvara kanale. Upijamo morfij koji nas uspava. Atropin je antagonist acetilkolina, širi nam zjenice. U slučaju osjeta mirisa dugo nije pronađen niti jedan antagonist, sve do 2004. Konačni cilj molekule koja se veže na receptor jeste uključiti ga ili isključiti ga. Ono što znamo o receptorima jeste da vezanje uključuje suptilnu ali širokorasprostranjenu promjenu strukture, malu preraspodjelu prostornog rasporeda konstituirajućih aminokiselina ili tzv. konformacijsku promjenu. Tom promjenom receptor može pokrenuti ostale mehanizme i odziv stanice na početni mali signal molekule. smrdi na trula jaja alkohol, ne smrdi

Prvi predlagač ove teorije bio je Malcolm Dyson (1928), inspiriran otkrićem Ramanovog efekta kojim se mogu zabilježiti molekulske vibracije analizom raspršenog svjetla na uzorku i analizom putem spektrometra. Međutim, spektrometar je uređaj koji je u najboljem slučaju velik poput laptopa, a oni bolji zauzmu sobu. K tome, Ramanov efekt je vrlo slab: trebamo lasersko zračenje da pobudi molekule koje relaksiranjem emitiraju svjetlo promijenjene frekvencije milijun puta slabijeg intenziteta. Kako bi to bilo moguće ostvariti u čovjeku? Robert H Wright bavio se kemijom u kontroli napasnih insekata i feromonima. Predložio je mehanizam detekcije vibracija poput onog infracrvene spektroskopije: apsorbiraju se kvanti vibracija u toplinskom dijelu spektra, tj ispod 250 cm-1. No tamo se nalaze kolektivne vibracije sistema, a ne karakteristične vibracije grupa, poput OH, C=O , C-H....Dyson je smatrao da je bitan interval od 1000 – 4000 cm-1. Valni broj koji mjerimo u cm-1 je veličina obrnuto proporcionalna valnoj duljini svjetla:

�� =

�

�

U svojoj knjizi “Tajna mirisa” Turin opisuje kako je odlučio provjeriti ispravnost vibracijske teorije. Poznat nam je svima miris trulih jaja. Merkaptani sadrže S-H grupu koja ima vibraciju u intervalu 2567 – 2580 cm-1. Turin je odlučio pronaći neki kemijski spoj koji ne sadrži sumpor, a smrdi na trula jaja, te provjeriti ima li on vibraciju u spomenutom intervalu valnih brojeva. Pretraživanjem literature pronašao je da spoj diboran ima vibraciju u traženom intervalu. No jedina referenca o mirisu – bila je da miriše na čokoladu (KRIVO!). Kako su borani otrovni, zapaljivi i visokotoksični, Turin je odlučio provjeriti miris tako da nabavi ponajmanje otrovni dekaboran i pomiriši ga sam. Anegdotalna je priča kako je prvo nazvao tvornicu koja ga proizvodi i rekao da ga želi kupiti. Dobio je proizvođača raketnih goriva koji mu je nudio na prodaju najmanje 10 tona materijala, a o mirisu je samo kratko rekao da se trudi nikada ih ne pomirisati. Konačno je dekaboran nabavljen od Sigma-Aldrich kompanije - i – SMRDIO JE NA TRULA JAJA. Luca Turin predlaže sljedeće:

molekula ponajprije mora svojim oblikom ući u receptorsko aktivno mjesto vibracija molekule kompatibilna s razlikama nivoa energije receptora prenosi

se na receptor, odakle se signal prenosi dalje efektom tuneliranja elektrona vibracijska teorija ne objašnjava zašto ista koncentracija neka dva spoja

uzrokuje velike razlike u intenzitetu njihovih mirisa

Treba imati na umu da je ljudski nos vrlo osjetljiv na detekciju primjesa u smjesi – daleko više od plinskog kromatografa. Nerijetko izlaz iz stroja pokazuje “nema primjesa” a ljudi osjećaju različit miris (i femtomolarne koncentracije). Dok je elektronički nos naprava koja osjeća linearne promjene u koncentraciji, nos je logaritamski osjetljiv (može detektirati promjene u koncentracijama kad se smanjuju za faktor 10). Stoga je u pokusima s deuteriranim spojevima naročito važno osigurati čistoću deuteriranih spojeva.

4 Za kraj Ovaj miris koji osjećamo (Givenchy III) sastoji se navodno iz: Top notes: Aldehydes, bergamot, mandarin, galbanum, peach, gardenia Heart notes: lily of the valley, hyacinth, rose, jasmine, iris root Base notes: Patchouli, oakmoss, amber, sandalwood