Der Geruchssinn Satisfaction wahrscheinlich auf Riechstoff Form Und Vibration

Eine neue Studie der Geruchssinn , stützt eine umstrittene Theorie des Geruchssinns : Unsere Nasen können sowohl die Form und die Schwingungseigenschaften der Duftmoleküle zu unterscheiden.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Chemistry Chemical Physics ,zeigt die Machbarkeit der Theorie - vor Jahrzehnten zum ersten Mal vorgeschlagen - , dass die Schwingungen der chemischen Bindungen eines Duftmolekül ist - der Wedeln , Stretching und Schaukel der Verbindungen zwischen Atomen - trägt dazu bei, unsere Fähigkeit, eine stinkende Ding vom anderen zu unterscheiden .

" Die Theorie besagt, dass , wenn die richtige Duftstoff an seinen Rezeptor bindet , ermöglicht Molekülschwingung der Geruchsstoff die Elektronen von einem Teil des Rezeptors an einen anderen zu übertragen ", sagte University of Illinois Physik und Beckman Institute Professor Klaus Schulten , der die Analyse mit Postdoc geführt Forscher Ilia Solov'yov und Doktorand Po - Yao Chang. " Diese Elektronenübertragung erscheint die Feinabstimmung des Signals der Rezeptor erhält . "

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Viele, die Geruchswahrnehmung zu untersuchen behaupten, dass Geruchsrezeptoren nur Form und Oberflächeneigenschaften eines Geruchsstoffs zu erkennen. Sie lehnen die Idee, dass molekulare Schwingung hat nichts damit zu tun, sagte Schulten . Ebenso einige Befürworter der Schwingungstheorieglauben, dass nur Molekülschwingung und nicht zu gestalten , führt den Geruchssinn. Schulten und seine Kollegen gehören zu einer " dritten Lagers" , die Beweise für beide sieht , sagte er.

Eine normale und eine identische Deuteriumatome für jedes der Wasserstoffatome ersetzt - die Schwingungstheorieolfaction wird durch Studien, die zeigen , dass Insekten , die Menschen und anderen Tieren kann die Differenz zwischen zwei Versionen des gleichen Duftmolekül sagen unterstützt. Die deuterierten die Version mit der Riechstoff haben die gleiche Form und die Oberflächenstruktur sowie noch Menschen und anderen Tieren kann die Differenz riechen , die Schulten .

" Die Frage ist dann natürlich auch für Wissenschaftler, wie kommt es dazu? " er sagte.

Um diese Frage zu beantworten , wandte Schulten auf die Arbeit von einem ehemaligen Kollegen bei Illinois, Rudolph Marcus , ein Chemiker (jetzt am California Institute of Technology ) , der den Nobelpreis für Chemie im Jahr 1992 für seine Einblicke in Elektronentransfer erhalten , einer der grundlegendsten Formen einer chemischen Reaktion .

"Marcus realisiert , daß, wenn Elektronen werden zwischen den Molekülen der Vorgang wird für die Schwingungen der beteiligten Moleküle gekoppelt ausgetauscht " Schulten gesagt. Marcus konzentrierte sich hauptsächlich auf die niederfrequenten " Rumpeln " , die als Ergebnis der molekularen Schwingung in großen Molekülen auftreten , die Schulten .

Duftmoleküle sind im allgemeinen ziemlich klein, jedoch mit einer Menge von Hochfrequenz-, Hochenergieschwingungen, die Schulten . Einige Forscher haben die Theorie , dass diese hochfrequenten Schwingungen kann , wenn eine Odoriermittel bindet an das richtige Rezeptor , erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron von einem Teil des Rezeptors, an ein anderes zu übertragen , das Senden eines elektrischen Signals , das auf die Erfassung des Geruchs trägt .

Vor der neuen Studie, hatte niemand die Energetik des Systems analysiert werden, um festzustellen, ob die Schwingungen der Duftmoleküle - im Rahmen aller Hintergrund Schwingungen, die Teil des Systems sind - könnte tatsächlich zu fördern Elektronentransfer innerhalb des Rezeptors . Schulten und seine Kollegen sind die ersten, eine solche Analyse durchzuführen , sagte er.

" Sie können tatsächlich durchzuführen quantenchemischen Rechnungen , die sehr genau die Schwingung des Moleküls sowie die Fähigkeit, Paar es Elektronentransfer zu bestimmen", sagte Schulten . Die Berechnungen zeigen, dass eine solche Wechselwirkung energetisch möglich , sagte er.

Geruchsrezeptoren sind in Membranen eingebettet, so dass es schwieriger zu untersuchen als andere Proteine ​​. Aber bisherigen Untersuchungen zeigen, dass einige Rezeptoren sind Metalloproteine ​​und " die Metalle in den Proteinen vordefinierten , Elektronen zu übertragen sind", sagte Schulten . "Wir sehen auch, dass es eine andere Aminosäure -Seitengruppen , die ein Elektron aufnehmen kann , so dass die Elektronen durch das Protein übertragen wird. "

Wie andere vor ihnen Schulten und seine Mitarbeiter zeigen, dass die Geruchsrezeptor enthält sowohl einen Elektronendonator und einen Elektronenakzeptor , aber das Elektronentransfer erfolgt nur, wenn ein bestimmter Duftstoff an den Rezeptor gebunden . Die neuen Berechnungen bieten die erste quantitative Hinweise darauf, dass der Geruchsstoff kann in der Tat zu fördern Elektronentransfer .

Diejenigen, die vorgeschlagen, dass molekulare Schwingung spielte eine Rolle in Riechstoff Anerkennung in früheren Studien " wusste nichts von Marcus ' Theorie und sie nicht quantenchemischen Rechnungen zu tun", sagte Schulten . " Sie argumentierten, sehr grundsätzlich ( dass es möglich war ) . So sind wir jetzt sagen , ja, es ist wirklich möglich , auch wenn Sie die vollständige und zuverlässige Berechnungen zu tun. "