23 Kasım 2017 Perşembe

Koku

Kokuyu nasıl koklarız diye hiç düşündünüz mü? Ben düşündüm ve biraz araştırdım.

Koku alma duyusu dış dünya ile iletişimini solunum yolunun çatısında bulunan 9 cm2'lik bir bölgeden sağlıyor (5 kuruş büyüklüğünde). Burada, ince bir mukus tabakasının içinde 5 milyon duyu hücresi ve püskülleri yer alıyor. Bu püsküllerdeki hücre duvarlarında da koku alıcıları var. Lochness canavarını andıran koku alıcı proteinlerin, memelilerde yaklaşık 1000 farkli çeşidi bulunuyor [1]. *

(a) Koku alıcılarının amino asit ve (b) 3 boyutlu yapısı. Her yuvarlak bir amino asit'e karşılık geliyor ve renk sıcaklığı değişkenliği gösteriyor. Amino asit'lerin yanyana dizildiği bölgeler hücre duvarının içinde kalan bölgeler - 3 boyutlu gösterimde silindirler kullanılarak gösterilmiş. Kaynak [2]. Adapted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature [2], copyright 2001.

Koku molekülü bu kargaşanın içine düştüğünde bir dizi zincirleme tepkimeye yol açıyor: Kalsiyum ve sodyum hücre içine alınır iken klor dışarı atılıyor. Bu şekilde hücre ile dış ortam arasında elektrik potansiyeli oluşturulmuş oluyor. Elektrik sinyali sinir hücresinden sinir hücresine aktarılarak beyne ulaşıyor.**

Bu tür gösterimlere 'protein seyir yolu' (protein signalling pathway) adı veriliyor; işin en detaylı biyokimyasını gösteren haritalar. Kaynak [2]. Adapted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature [2], copyright 2001.

Bir koku molekülü her alıcıda aynı sinyali oluşturmuyor. Anahtar kilit durumu söz konusu; bazı alıcılar moleküllere özel tasarlanmış. Üç farklı koku molekülünün (dikey), üç farklı alıcıda (yatay) tetiklediği elektrik akımının çeşitliliğini aşağıda görüyoruz.

Kaynak [3]. Adapted with permission from John Wiley & Sons, copyright 1993.

Bu elektrik uyarıları duyu hücresinin öteki tarafında bulunan "olfactory bulb"a iletiliyor. Burası veri inceleme merkezi gibi, 5 milyon hücre ve 1000 farklı alıcıdan gelen bütün sinyaller deşifre edilip beyne iletiliyor ve koklamış oluyoruz!!

1. Olfactory bulb, 2. Mitral hücreler, 3. Kafatasının delikli bölümü (Cranium Plate), 4. Destekleyici doku 5. Glomeruli 6. Koku alıcı hücreler. Image By: Chabacano and Patrick J. Lynch, CC BY-SA 2.5, Link.

İşin temelinde moleküllerin kendisi yer alıyor. Mesela asetik asit'e bakalım:

Asetik asit'in moleküler yapısı. Kaynak
Bir teoriye göre koku alıcıları molekülün şekli, boyutu ve fonksiyonel gruplarına göre sinyal oluşturuyor; molekülün kimyasal yapısını algılıyor. Buna rağmen, koklamanın tam olarak nasıl çalıştığını daha anlayamadığımızı farkedip şaşırıyorum. Mesela asetik asit - sirkeye kokusunu veren molekül - neden sirke gibi kokuyor? Asit ve tehlikeli olduğu için mi? Muhtemelen! O zaman karbon monoksit neden kokmuyor? Kokamıyor mu? Yoksa evrim onu daha tehdit olarak görmemiş mi?

Aklınıza başka bir kokusuz madde geliyor mu? Yorumlarınızı bekliyorum.

Kokuları basitçe hoş ve rahatsız edici olarak ikiye ayırırsak farkedeceksiniz ki bu moleküllerin yararlı ve zararlı olmasıyla doğru bir bağlantı var. Mesela domates, çilek, küf, bozuk süt, amonyak; istisnalar tabii ki mevcut, soğan ve sarımsak gibi. Kokunun güzel, kötü algısı insandan insana da değişiyor elbette.

Beni şaşırtan, bir molekülün nasıl bir sinyal oluşturduğunu anlamadığımız gibi hangi sinyalin hoş veya rahatsız edici olduğunu da anlayamıyoruz. Beyindeki önemli sinir hücrelerinden bazılarında opioid alıcılar var; vücutta yaralanma, yanma gibi olaylarda bu alıcılarda 'kötü' sinyal oluşturacak moleküller beyne iletiliyor. Benzer şekilde sevinç anında salgılanan hormonlar da aynı alıcılara gidip mutluluk hissi veriyor. Opioid moleküllere örnek olarak opium, eroin, morfin, codein, endorfin verilebilir. Endomorfin, mesela, vücutta üretilen bir opioid; bunu öğrenip bundan morfin yapmak, gülü alıp gül parfümü yapmak gibi hileli..

Sağlıcakla kalın,
Muhsincan.

* Burada koku alma yeteneği ile ilgili iki önemli parametre karşımıza çıkıyor, yüzey alanı ve alıcı çeşitliliği. Köpeklerde mesela yüzey alanı 170 cmye kadar çıkabiliyormuş, alıcı çeşitliliği fasafiso.

** Beyin dahil bütün sinir hücrelerinde elektrik iletimi bu şekilde oluyor; elektrik üretmek için sodyum ve klor gerektiğini farkettiyseniz, sodyum ve klorun kaynağının tuz olduğunu size hatırlatmak isterim. Ulusal içeceğimizin de ayran olduğunu göz önüne alırsanız, dünyada beyni en çok çalışan, en akıllı topluluk olduğumuzun su götürmez bir gerçek olduğunu tartışmayalım.

[1] Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Katz, L. C., LaMantia, A. S., McNamara, J. O., & Williams, S. M. (2001). Neuroscience 2nd Ed.. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
[2] Firestein, S. (2001). How the olfactory system makes sense of scents. Nature413(6852), 211.
[3] Firestein, S., Picco, C., & Menini, A. (1993). The relation between stimulus and response in olfactory receptor cells of the tiger salamander. The Journal of Physiology468(1), 1-10.
[4] Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (Eds.). (2007). Neuroscience (Vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönderme