معلومة

9.2: الطعم المر (نشاط) - علم الأحياء

9.2: الطعم المر (نشاط) - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

علم الوراثة يترك مذاقا سيئا في فمي… أو لا

تنشأ بعض تفضيلاتنا الشخصية من الطريقة التي نشأنا بها. عامل رئيسي آخر يلعب دورًا في تفضيلاتنا يأتي سلكيًا في جينومنا. الحمض النووي في خلايانا هو دليل التعليمات لمن نحن. نحن مبرمجون للبحث عن أشياء ذات قيمة غذائية من أجل الحصول على المواد الخام مثل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون. في بحثنا عن المركبات المغذية ، تعلمنا تجنب الأشياء التي لا طعم لها جيدًا. تميل الأشياء المرة إلى الارتباط بالمركبات السامة في الطبيعة. عند تناول عنصر غذائي لأول مرة ، تصطدم الجزيئات بلساننا وتحفز أحاسيس متعددة: حلو ، حامض ، مالح ، مالح ، مر. تُنسب إلى أنواع الذوق المتعددة هذه مجموعة متنوعة من المستقبلات التي ترتبط بالجزيئات التي تؤدي إلى إدراكنا لهذه الأحاسيس. قد يجعلنا شيء مرير نتعلم تجنب هذا العنصر الغذائي في المستقبل.

يستشعر نوع واحد من المستقبلات المرة وجود مادة كيميائية تسمى فينيل ثيوكارباميد (PTC). هذه المادة الكيميائية تشبه كيميائيًا المركبات السامة الموجودة في النباتات ولكنها غير سامة. تأتي القدرة على تذوق PTC من جين يسمى TAS2R38. هذا الجين يشفر البروتين الذي على ألسنتنا ينقل مرارة هذه المادة الكيميائية. هناك نوعان من الأليلات الشائعة لهذا الجين مع ما لا يقل عن خمسة متغيرات أخرى غير شائعة. ضمن الشكلين الشائعين ، أ تعدد الأشكال النوكليوتيدات واحد (SNP) مسؤول عن تغيير حمض أميني واحد في المستقبل. هذا الاختلاف في أحد الأحماض الأمينية هو الذي ينتج عنه قدرة المستقبل على الاستجابة أو عدم الاستجابة لـ PTC. نحن نرث نسخة واحدة من الجين من أبينا ونسخة واحدة من أمنا. كيف تشكلت أمشاج آبائنا وما هي الأليلات التي تلقيناها خلال حدث الإخصاب تحدد كيفية استجابتنا لهذه المادة الكيميائية. نظرًا لأن كل منا لديه نسختان من هذا الجين ، يمكننا استخدام علم الوراثة المندلية البسيط لفهم أي الأليل هو المسيطر أو المتنحي.

  1. ضع قطعة من ورق "التحكم" على اللسان ووضح ما إذا كان هناك طعم.
  2. ضع قطعة من ورق "PTC" على اللسان ووضح ما إذا كان هناك طعم وشدة الطعم.
  3. املأ الجدول الخاص بالفصل الدراسي لتحديد عدد غير المتذوقين والمتذوقين والمتذوقين المتميزين.
  4. حدد ما إذا كنت تعتقد أن السمة مسيطرة أو متنحية (القدرة على التذوق أو عدم التذوق).
  5. قم بتعيين أليل واصف للحرف السائد (حرف كبير) أو المتنحي (حرف صغير) وارسم مربع Punnet لـ F2 جيل من أبوين متغاير الزيجوت.
  6. قارن بين حصيلة المتذوقين وغير المتذوقين في الفصل وناقش مع معلمك إذا كانت هناك هيمنة واضحة على هذه السمة.

الجدول: PTC تذوق Tally

الأنماط الظاهريةعدد٪ المجموع
المتذوقون PTC (مهيمن أو متنحي)
PTC Non-tasters (مهيمن أو متنحي)
المجموع

أسئلة:

1. كيف تفسر وجود أولئك الذين لا يستطيعون تذوق PTC ، وأولئك الذين يمكنهم تذوقها والذين لا يستطيعون تحمل طعمها؟

2. هذه المادة الكيميائية غير سامة وغير موجودة في الطبيعة. هل تعتقد أن هناك ملف الضغط الانتقائي التي تمنح ميزة لمن يتذوقها؟

تمرين: ترميز المرارة:

قبل هذا التمرين ، راجع العقيدة المركزية.

تسلسل الترميز الكامل لـ TAS2R38 يبلغ طوله 1002 قاعدة (334 حمض أميني). يظهر جزء من الجين أدناه حيث يحدث SNP (باللون الأحمر). البديل 1 هو إصدار الجين الذي يشفر القدرة على تذوق PTC. البديل 2 هو نسخة الجين غير القادر على الارتباط بـ PTC. تسمى طفرة SNP هذه أ خطأ طفرة لأنها تغير الحمض الأميني. تتسبب بعض الطفرات في إدخال كودون توقف سابق لأوانه. هذه طفرة هراء ينتج عنه بروتين مبتور ويمكن أن يكون كارثيًا على الوظيفة. نحن نعلم بالفعل أن الاستبدال البسيط لنيوكليوتيد واحد يترجم إلى تغيير في حمض أميني واحد ويحدد القدرة على تذوق PTC. تخيل لو كانت مجموعة كبيرة من الأحماض الأمينية من البروتين مفقودة.

مع معلومات حبلا القالب ("تكملة"):

  1. اكتب تسلسل خيط الترميز.
  2. اكتب تسلسل الرنا المرسال
  3. استخدم مخطط الشفرة الوراثية لترجمة تسلسل الأحماض الأمينية

البديل 1
حبلا الترميز: 5′-
تكملة : 3′-TTC TCC GTC CGT GAC TCG-5 ′
مرنا: 5′-
حمض أميني :

البديل 2
حبلا الترميز: 5′-
تكملة : 3′-TTC TCC GTC GGT GAC TCG-5 ′
مرنا: 5′-
حمض أميني :

التنميط الجيني PCR لمستقبل TAS2R38 PTC:

  • 5’-CCTTCGTTTCTTGGTGAATTTTTGGGATGTAGTGAAGAGGCGG-3 '(التمهيدي الأمامي)
  • 5′-AGGTTGCTTGGTTTGCAATCATC-3 (عكس التمهيدي)
  1. PCR عينات الحمض النووي المستخرجة من خلايا الخد باستخدام حبات PCR.
  2. صب 2٪ [اغروس) في جهاز الصب في الثلاجة.
    • 2 هلام لكل فئة يجب أن تصنع → 100 مل من TBE مع 2g agarose.
    • أضف 5 مايكرولتر من محلول SYBR الآمن في الاغاروز المنصهر قبل الصب.
    • ضع مجموعتين من الأمشاط في الجل ← في أحد طرفيها وفي المنتصف.
  3. منتج Digest PCR مع هاي ثالثا.
    1. قم بإزالة 10 مايكرولتر من منتج PCR في أنبوب جديد.
    2. أضف 1 مايكرولتر من هايثالثا إنزيم في الأنبوب.
    3. احتضان لمدة 10 دقائق عند 37 درجة مئوية.
  4. تحميل هلام مع سلم الحمض النووي ، وهضم وغير مهضوم.
    • العينة غير المهضومة مأخوذة من PCR الأصلي.
  5. قم بتشغيل الجل عند 120 فولت لمدة 20 دقيقة.
  6. تصور على ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

كشف SNP:

ينتهي التمهيدي الأطول بالتسلسل "GG". كلا الأليلين في هذا الموضع سوف يتضخمان بشكل متساوٍ مع مجموعة التمهيدي هذه ، ومع ذلك ، سيكون للأليل الواحد التسلسل "GGGC" والآخر "GGCC". "GGCC" هو موقع تقييد الإنزيم هايثالثا. سيكون هضم هذا الحمض النووي المتضخم قابلاً للهضم لأليل واحد وينتج عنه جزء من الحمض النووي بحجم التمهيدي الكبير (44 نقطة أساس) بالإضافة إلى باقي الأمبليكون. بسبب هذا الاختلاف في ملف تعريف الهضم للأمبليكون ، يمكننا تحديد الأليلين في هذا المكان.

أسئلة التحليل:

  1. ما هو حجم منتج PCR؟
    • نفذ في السيليكو PCR على ملف Tas2R38 الجين وتحديد حجم الأمبليكون.
  2. التمهيدي الطويل هو 44 نقطة أساس. إذا تم هضم amplicon الأليل ، فما هي أحجام الأجزاء المتوقعة التالية هايثالثا؟
  3. ما هو الأليل الذي يمكن التعرف عليه من خلاله هاي ثالثا الهضم؟
    • استخدم نتائج اختبار الورق PTC.
  4. تحتوي بعض الممرات على 3 نطاقات بدلاً من 1 أو 2. هل يمكنك شرح ذلك؟

فينيل ثيوكارباميد

تعود الاقتراحات التي تشير إلى أن الأشخاص غير المتخصصين في PTC / PROP من المرجح أن يتعاطوا الكحول منذ سنوات عديدة (على سبيل المثال ، Driscoll ، K. E. وآخرون.، 2006). تختلف الخصائص الحسية للكحول باختلاف حالة PROP: يدرك الأساتذة الفائقون المرارة والحرق الفموي الأكثر شدة من المشروبات الكحولية ، ولذا فإنهم يحبونها ويستهلكونها على أقل تقدير (Bartoshuk، L.M، 1993 Duffy، V.B. وآخرون.، 2004a 2004c). على غرار النتائج التي لوحظت مع الخضار ، يجد الفائقون المشروبات الكحولية أكثر مرارة وأقل حلاوة من غير المحترفين (Lanier، S. A. وآخرون.، 2005 ب).


استكشاف المذاق: حلو ، حامض ، مالح ، ومر

سوف يدرك الأطفال الصغار وتتاح لهم الفرصة لتجربة الأذواق الأساسية الأربعة: الحلو والحامض والمالح والمر.

أسئلة البحث

هل يمكنك تحديد المذاقات الأساسية الأربعة: الحلو والحامض والمالح والمر؟ هل يمكنك التعرف على هذه الأذواق في مجموعة متنوعة من الأطعمة؟ (هذا يجعل مكونًا لطيفًا & ldquotaste & rdquo لمشروع أكبر على الحواس الخمس.)

المواد

سوف تختلف المبالغ إذا شارك أكثر من طفل واحد في المشروع. المواد المستخدمة أدناه هي اقتراحات للأطعمة البديلة على النحو الذي تراه مناسبًا.

  • اثنا عشر حاوية صغيرة
  • ملعقة سكر
  • حلوى النعناع
  • ملعقة عسل
  • قطعة إسفين الليمون
  • مخلل واحد
  • ملعقة واحدة من الزبادي العادي
  • ملعقة ملح
  • شريحة بطاطس مملحة
  • قطعة واحدة من جبن البارميزان
  • قطعة من شوكولاتة الخباز ورسكووس غير المحلاة
  • ملعقة واحدة من القهوة منزوعة الكافيين
  • قطعة واحدة من قشر الجريب فروت

طريقة تجريبية

  1. ضع مادة غذائية واحدة في كل حاوية صغيرة.
  2. ضع كل الحاويات على طاولة.
  3. تذوق السكر. هذا حلو!
  4. تذوق الليمون. هذا تعكر!
  5. تذوق الملح. هذا مالح!
  6. تذوق الخباز وشوكولاتة رسقوس. هذا أفضل!
  7. هذه هي المذاقات الأساسية الأربعة: الحلو والحامض والمالح والمر.
  8. الآن تذوق كل من الأطعمة الأخرى ، وقرر أي من الأطعمة الأربعة المذكورة أعلاه هي الأكثر مذاقًا و rsquos. ضع الأطعمة ذات المذاق المتشابه بجانب بعضها البعض. (من المحتمل أن تأتي بأربع مجموعات من ثلاثة أطعمة لكل منها: ثلاثة أشياء حلوة ، وثلاثة أشياء حامضة ، وثلاثة أشياء مالحة ، وثلاثة أشياء مرة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن الشيء المهم هو أنك تستكشف حاسة التذوق.)
  9. تتكون جميع النكهات من مزيج من هذه الأذواق. جرب تذوق الأطعمة الأخرى. أين ستضعهم بين الإثني عشر الذين بدأت معهم؟

الشروط / المفاهيم

خمس حواس ، حاسة التذوق ، حلو ، حامض ، مالح ، مر

إخلاء المسؤولية واحتياطات السلامة

يوفر موقع Education.com أفكار مشروع معرض العلوم للأغراض الإعلامية فقط. لا تقدم Education.com أي ضمان أو إقرار فيما يتعلق بأفكار مشروع Science Fair وليست مسؤولة عن أي خسارة أو ضرر ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، ناتج عن استخدامك لهذه المعلومات. من خلال الوصول إلى Science Fair Project Ideas ، فإنك تتنازل وتتخلى عن أي مطالبات قد تنشأ ضد موقع Education.com. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تغطية وصولك إلى موقع Education.com على الويب وأفكار مشروعات معرض العلوم من خلال سياسة الخصوصية وشروط استخدام الموقع الخاصة بـ Education.com ، والتي تتضمن قيودًا على مسؤولية موقع Education.com.

يُعطى التحذير بموجب هذا أنه ليست كل أفكار المشروع مناسبة لجميع الأفراد أو في جميع الظروف. يجب تنفيذ أي فكرة لمشروع علمي فقط في البيئات المناسبة وبإشراف من الوالدين أو أي إشراف آخر. قراءة واتباع احتياطات السلامة لجميع المواد المستخدمة في المشروع هي مسؤولية كل فرد. لمزيد من المعلومات ، راجع كتيب ولايتك لسلامة العلوم.


علم الأعصاب عبر الإنترنت هو مورد إلكتروني مفتوح الوصول للطلاب وأعضاء هيئة التدريس والمهتمين بعلم الأعصاب. بدأ المشروع عام 1999 والقسم الاول، علم الأعصاب الخلوي والجزيئي، صدر في عام 2007.

يستمر التطوير بميزات جديدة ، مثل الوظائف الملائمة للجوّال ، ومقاطع فيديو محاضرات الدورة التدريبية ، ومقاطع فيديو المحاضرات السريرية ، وفي عام 2015 ، أطلقنا علم التشريح العصبي عبر الإنترنت، وهو مختبر إلكتروني مفتوح الوصول مكمل علم الأعصاب عبر الإنترنت كمورد لدراسة علم التشريح العصبي.

علم الأعصاب عبر الإنترنت و علم التشريح العصبي عبر الإنترنت اريد دعمك. ستدعم التبرعات لموقعنا تطوير المزيد من المحتوى الجديد والرسوم المتحركة ومقاطع الفيديو وأسئلة الاختبار الذاتي. نرغب في الاستمرار في تقديم هذا المورد القيّم ، وخالي من الإعلانات والرسوم وبدون قيود.

اتبع الرابط للتبرع: تبرع علم الأعصاب عبر الإنترنت

يتطلب تقدير نكهة الأطعمة تفاعلًا متنوعًا بين العديد من الأنظمة الحسية. الطعم والشم هما النظامان الرئيسيان لتمييز النكهات. ومع ذلك ، فإن المدخلات الحسية اللمسية والحرارية والمسببة للألم من الغشاء المخاطي للفم تساهم في جودة الطعام. اللعاب هو أيضا عامل مهم في الحفاظ على حدة مستقبلات الذوق الخلايا (الشكل 9.1). تشمل آليات عملها العمل كمذيب للمذابات القطبية ، ونقل المواد المذابة إلى مستقبلات التذوق ، وعمل التخزين المؤقت للأطعمة الحمضية والعمل التعويضي على الظهارة اللسانية.

الشكل 9.1
نكهة الأطعمة تعتمد على الجهاز الحسي للفم وإفراز اللعاب والمضغ.

جعلت التطورات التقنية الحديثة في الفسيولوجيا العصبية من الممكن تحديد الآليات الفسيولوجية لتوصيل الإشارة لاكتشاف وتمييز محفزات التذوق المختلفة بواسطة خلايا مستقبلات الذوق.

الشكل 9.2
الهيكل المعمم لبرعم التذوق والخلايا.

مورفولوجيا براعم التذوق وأنواع الخلايا

تقع براعم التذوق على الحليمات وتوزع على سطح اللسان. توجد براعم التذوق أيضًا على الغشاء المخاطي للفم في الحنك ولسان المزمار. تحتوي هذه الهياكل على شكل كمثرى على حوالي 80 خلية مرتبة حول مسام طعم مركزي (الشكل 9.2).

خلايا مستقبلات الذوق هي خلايا عصبية ظهارية معدلة على شكل مغزل تمتد من القاعدة إلى قمة براعم التذوق. توجد بروتينات القناة ذات الجهد الكهربائي لـ Na + و K + و amp Ca 2+ في غشاء البلازما مع بروتينات القناة ذات البوابات K + الموجودة بأعداد أكبر على الغشاء القمي لخلايا التذوق. توجد الحويصلات المشبكية بالقرب من القمة والمنطقة القاعدية في العديد من خلايا التذوق. Microvilli من كل مشروع خلية تذوق في مسام الذوق التي تتواصل مع المواد المذابة على سطح اللسان. يتم تعصب هذه الخلايا المستقبلة بواسطة ألياف عصبية واردة تخترق الصفيحة القاعدية. تتفرع الألياف العصبية على نطاق واسع وتتلقى مدخلات متشابكة من خلايا مستقبلات الذوق. مجموعة من الخلايا العمودية غير المستقبلة و الخلايا القاعدية موجودة داخل براعم التذوق. تهاجر الخلايا القاعدية من الظهارة اللسانية المجاورة إلى البراعم وتتمايز إلى خلايا مستقبلات الذوق التي يتم استبدالها كل 9-10 أيام تقريبًا.

تنتقل مذاقات الذوق إلى مسام التذوق وتنتشر عبر طبقة السوائل لتتصل ببروتينات مستقبلات الغشاء على الميكروفيلي والغشاء القمي. حساسية الطعم تعتمد على تركيز جزيئات الذوق بالإضافة إلى قابليتها للذوبان في اللعاب. تتفاعل العديد من المواد المذابة الكارهة للماء ذات الطعم المر مع بروتين رابط للرائحة تنتجه غدد فون إبنر في المنطقة الخلفية للسان.

يمكن إثارة الإحساس بالطعم من خلال العديد من المذاقات المتنوعة. يشمل نمط التغيير المحتمل للغشاء إزالة الاستقطاب ، وإزالة الاستقطاب متبوعًا بفرط الاستقطاب ، أو فرط الاستقطاب فقط. تؤدي إمكانات العمل في خلايا مستقبلات التذوق إلى زيادة تدفق الكالسيوم 2+ من خلال قنوات الغشاء ذات الجهد الكهربائي مع إطلاق Ca 2+ من المخازن داخل الخلايا. استجابة لهذا الكاتيون ، يتم إطلاق ناقل عصبي ، والذي ينتج إمكانات متشابكة في تشعبات الأعصاب الحسية وإمكانات العمل في الألياف العصبية الواردة (الشكل 9.3).

يتم التوسط في طعم الأملاح بواسطة أيونات الصوديوم التي لا تتفاعل مع مستقبل الغشاء ولكنها تنتشر عبر قناة Na + الموجودة في الميكروفيلي والغشاء القمي. الأنيونات مثل Cl - تساهم في الطعم المالح ، ولكن يتم نقل الأنيونات إلى هذه الخلايا عن طريق طريق مجاور للخلايا. يثير تدفق أيونات الملح هذه إزالة الاستقطاب في الغشاء القمي (الشكل 9.3).

الشكل 9.3
خلية مستقبلات طعم تستجيب للملح Na +.

يمكن أن يتدفق بروتون الهيدروجين للأحماض والأطعمة الحامضة عبر قنوات الصوديوم ، أو من خلال بروتين غشاء نقل البروتون (الشكل 9.4). تمنع بعض الأحماض تدفق K + في الميكروفيلي. سيؤدي التدفق الناتج للبروتونات أو انخفاض التوصيل K + إلى بدء إمكانات المستقبل استجابة لجودة الأذواق الحامضة.

الشكل 9.4
خلية مستقبلات الذوق تستجيب للمذابات الحمضية والحامضة.

المذاق الحلو والسكريات والمواد ذات الصلة ، ترتبط ببروتينات مستقبلات الغشاء المقترنة ببروتين G-s (gustducin) ، الذي ينشط adenylyl cyclase (AC). يقلل البروتين كيناز المعتمد على AMP (cAMP) (PKA) من تدفق K + في الغشاء القمي وينتج إزالة الاستقطاب من الغشاء (الشكل 9.5). تتفاعل بعض المواد المذابة الحلوة والمحليات غير السكرية مع بروتين غشاء المستقبل من خلال بروتين G الذي ينشط فسفوليباز سي.3) ، الذي يطلق Ca 2+ من المتاجر داخل الخلايا. يؤدي تراكم Ca 2+ إلى إزالة استقطاب الخلية وإطلاق ناقل عصبي عند المشبك.

الشكل 9.5
خلية مستقبلات الذوق تستجيب للمذابات الحلوة.

تشمل المواد المذابة ذات المذاق المر العديد من القلويات غير السامة والسامة ، والكينين المحبة للماء وبعض الأيونات ثنائية التكافؤ. يتضمن تحويل الأذواق المرة عدة آليات: 1) انسداد تدفق K + بواسطة عدد من المواد المرة المحبة للماء يولد إمكانية إزالة الاستقطاب 2) التفاعل مع مستقبل غشاء المستقبل المقترن بالبروتين G ، gustducin ، وتفعيل cAMP المعتمد بروتين كيناز مع انسداد قنوات K + و 3) يتضمن بروتين مستقبل مرتبط ببروتين G وتنشيط فسفوليباز C ، مما يؤدي إلى تحلل الركيزة إلى IP3، وإطلاق Ca 2+ من المتاجر داخل الخلايا.

تم تحديد آليات تحويل الذوق في حيوانات المختبر وربما تكون موجودة في الميكروفيلي والغشاء القمي لخلايا مستقبلات الذوق في البشر. يُتوقع أن تتفاعل جودة طعم خامسة ، أومامي ، مع مستقبلات غلوتامات مؤثر في التقلص العضلي ذات بوابات ترابطية مقترنة بـ gustducin وبروتينات غشاء قناة Ca 2+.

محفزات التذوق تنتج إمكانات إزالة الاستقطاب وفرط الاستقطاب في خلايا التذوق الفردية. يمكن أن يؤدي إثارة قنوات Na + و K و Ca 2+ ذات الجهد الكهربائي إلى توليد إمكانات عمل تنتشر باتجاه المنطقة القاعدية لخلية التذوق. تفتح هذه التيارات قنوات Ca 2+ الموصولة بالجهد بالقرب من قاعدة خلايا الذوق ، مما يؤدي إلى الإطلاق اللاحق للناقل العصبي. تنتشر أجهزة الإرسال هذه عبر الشق المشبكي وتؤدي إلى بدء إمكانات العمل في الألياف العصبية الواردة.

نشر كود عصبي لمركز الذوق

تاريخيًا ، كان من المتوقع وجود اختلافات إقليمية لكل جودة طعم على سطح اللسان (على سبيل المثال ، حلو على طرفه ، وحموضة وأملاح على الجانبين ، ومر في المنطقة الخلفية). ومع ذلك ، فإن دراسات التذوق التي أجريت على الاستجابة العصبية للأعصاب القحفية الكاملة توضح أن نمطًا من النشاط ينتج عن الأطعمة المتشابهة في الذوق. هذه الأنماط من النشاط هي دليل على رمز الذوق الذي يحدث في العديد من خلايا الذوق والخلايا العصبية المختلفة التي تستجيب لمنبه طعم معين. تشير هذه النتيجة إلى أنه لا توجد ألياف بمفردها تنتج جودة طعم واحدة فقط (أي ، حلو ، حامض) ، على الرغم من أنها قد تستجيب بشكل أفضل لجودة واحدة وأقل جودة لأخرى. إن إدراك أن فروع الألياف العصبية تعصب عدة خلايا داخل وبين براعم التذوق يشير إلى أن مجموعة من الألياف العصبية الحسية التي يتم تنشيطها بواسطة منبه الذوق تنقل الشفرة العصبية لجودة الذوق.

فروع العصب القحفي الوجهي ، الطبلية الوترية ، براعم التذوق الأعصاب في الجزء الأمامي 2/3 من اللسان وجزء من الحنك الرخو. البلعوم اللساني يعصب الجزء الخلفي من اللسان 1/3. كل من العصب المبهم والبلعومي اللساني يعصب البلعوم ولسان المزمار. تنتهي محاور هذه الأعصاب القحفية الثلاثة على الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية في نواة الجهاز الانفرادي. من هذا الموقع في النخاع المنقاري ، تبرز المحاور في النواة شبه القصبية في الحيوانات الدنيا ولكن ليس في البشر. في البشر ، تنتقل ألياف العصبونات من الدرجة الثانية عبر السبيل السقفي المركزي المماثل إلى الخلايا العصبية الحسية ذات الترتيب الثالث في النواة الإنسية البطنية الخلفية (VPM) في المهاد. مشاريع VPM إلى الجانب المماثل القشرة الذوقية يقع بالقرب من التلفيف اللاحق المركزي الذي يمثل اللسان أو القشرة المعزولة. انظر الشكلين 9.6 و 9.7.

الشكل 9.6
المسار العصبي للتذوق في القشرة الذوقية.

الشكل 9.7
شدة الأضواء كمثال على النشاط العصبي الموجز في كل عصب قحفي استجابة لجودة طعم معينة.

ال نظام حاسة الشم في البشر هو تمييزي وحساس للغاية نظام الحسية الكيميائية. يمكن للبشر التمييز بين 1000 و 4000 رائحة متوقعة. يمكن تصنيف كل هذه الروائح إلى ست مجموعات رئيسية: الأزهار ، والفاكهة ، والتوابل ، والراتنج ، والمحترقة ، والفاكهة (راجع الشكل 9.1). يبدأ إدراك الروائح باستنشاق الروائح المتطايرة ونقلها إلى الغشاء المخاطي الشمي الموجود بشكل ثنائي في المنطقة الخلفية الظهرية من تجويف الأنف.

مورفولوجيا الغشاء المخاطي الشمي وأنواع الخلايا

يتكون الغشاء المخاطي الشمي من طبقة من الظهارة العمودية ، تحيط بملايين الخلايا العصبية الشمية ، وهي الخلايا العصبية الوحيدة التي تتواصل مع البيئة الخارجية وتخضع لاستبدال مستمر. تخضع الخلايا القاعدية بالقرب من الصفيحة المخصوصة للتمايز وتتطور إلى هذه الخلايا العصبية كل 5-8 أسابيع تقريبًا. تحيط الخلايا العمودية التي تشبه الدبقية وتدعم الخلايا العصبية ثنائية القطب. تحتوي هذه الخلايا العمودية على ميكروفيلي في قمتها وتفرز المخاط الموجود على سطح الغشاء المخاطي الشمي (الشكل 9.8).

الشكل 9.8
الهيكل المعمم للغشاء المخاطي الشمي ومحاور العصبونات الشمية التي تمر عبر الصفيحة المصفوية.

الخلايا العصبية الشمية ثنائية القطب لها تغصن واحد يتجه نحو الغشاء المخاطي القمي. يتم تسوية النهاية الطرفية للتشعبات وتحتوي على 5-25 أهداب مدمجة في الغشاء المخاطي على السطح. قد تحتوي كل أهداب على ما يصل إلى 40 بروتينًا غشائيًا محددًا للمستقبل للتفاعل مع جزيئات الرائحة المختلفة. كثافة هذه المستقبلات هائلة بالنسبة للإنسان ، ولكنها أكبر بشكل ملحوظ في العديد من الحيوانات الدنيا.

ذوبان جزيئات الرائحة والتفاعل مع المستقبلات الحسية

تنتشر جزيئات الرائحة المحبة للماء غير المقيدة عبر طبقة المخاط ، في حين يجب أن ترتبط الروائح الكارهة للماء ببروتين محدد للرائحة ليتم نقله إلى كل هدروف للتفاعل مع مستقبلات محددة. كل هذه المستقبلات لها نفس الهيكل العام ، سبع مناطق غشاء كارهة للماء ، لكن تسلسل الأحماض الأمينية داخل الأسطوانات الممتدة للغشاء متنوع للغاية مما يسمح بالتمييز بين عدد كبير من الروائح.

تحويل المنبهات الشمية

ترتبط جزيئات الرائحة بشكل عكسي ببروتينات غشاء المستقبلات المتنوعة المقترنة بمجموعة G-s من البروتينات المسماة Gأولف. يؤدي تنشيط إنزيم adenylyl cyclase إلى تكوين cAMP مع تنشيط قنوات Ca 2+ / Na + الموجبة. التأثير الأساسي لتدفق هذه الأيونات هو إزالة الاستقطاب وتوليد إمكانات مولد (الشكل 9.9). يتم تصنيف التيارات الأيونية المتولدة استجابةً لمعدل تدفق جزيئات الرائحة وتركيزها. تحدث مواقع إمكانات المولد المُجمَّعة عبر الغشاء المخاطي الشمي لإنتاج نمط مكاني محدد من النشاط لكل جزيئات الرائحة المحفزة ، والتي قد تساهم في الترميز العصبي من الروائح. يمكن تسجيل هذه الاستجابات المكانية عبر الغشاء المخاطي الشمي (مخطط الشم الكهربائي) باستخدام الأقطاب الكهربائية السطحية.

الشكل 9.9
تحويل جزيئات الرائحة في الخلايا العصبية الشمية إلى إمكانات العمل.

انتشار إمكانات العمل والتقارب على البصيلة الشمية

ينتج عن التدفق الناتج لـ Na + و Ca 2+ إمكانات مولد إزالة الاستقطاب التي تنتشر إلى تل المحوار. هناك ، يتم إنشاء إمكانات العمل ، والتي يتم نشرها إلى النهايات المشبكية في البصلة الشمية (الشكل 9.9).

الشكل 9.10
تقارب المحاور العصبية الشمية للتشابك مع الخلايا التاجية على الكبيبات في البصلة الشمية.

يتناسب تردد جهد الفعل مع تركيز جزيئات الرائحة المحددة. ومع ذلك ، سيتم تخفيف التردد المحتمل للعمل عن طريق التكيف أو إزالة حساسية المستقبلات وتقليل إنتاج cAMP.

يسمح التكيف السريع وإزالة الروائح بالتعرف المستمر والتمييز بين الروائح الجديدة التي يتم استنشاقها في الدورة التنفسية التالية. يتم نشر جهود العمل المتولدة في المحاور العصبية للخلايا العصبية المنشطة في الكبيبات داخل البصلة الشمية. تحتوي البصيلات الشمية على أنواع مختلفة من الخلايا العصبية ولها توزيع رقائقي. توجد طبقة من الكبيبات على الجانب البطني للمصابيح الشمية. هذا هو الموقع الذي تتشابك فيه أطراف محوار لعدة آلاف من الخلايا العصبية الشمية مع العديد من التشعبات من الخلايا التاجية الكبيرة والخلايا المعقدة. تتشابك الخلايا العصبية الداخلية مثل الخلايا المحيطة بالكبيبات المثبطة مع النهايات العصبية داخل الكبيبات المجاورة.

تتلاقى الملايين من ألياف المحوار عند بضعة آلاف من الكبيبات داخل كل بصيلة لتتشابك مع حوالي 75000 خلية تاجية (انظر الشكل 9.10) وحوالي ضعف هذا العدد من الخلايا المعقدة / المحيطة بالكبيبات. الخلايا المترالية هي خلايا عصبية حسية من الدرجة الثانية تدخل محاورها إلى القناة الشمية وتصعد إلى القشرة الشمية. هذا التقارب / الاختلاف بين محاور العصبونات الشمية والخلايا المتخصصة في البصلة الشمية يولد إمكانات ما بعد المشبكية المثيرة (EPSPs) في تشعبات الخلايا التاجية وإمكانات العمل اللاحقة. ينظم التثبيط الجانبي للخلايا المحيطة بالكبيبات النشاط في الكبيبات المجاورة المعصبة بواسطة الخلايا التاجية والخلايا الجذعية الأخرى. تتم الإشارة إلى نمط معقد من التكامل العصبي للتمييز بين جزيئات الرائحة المختلفة من خلال آليات التقارب / الاختلاف مع الإثارة / تثبيط هذه الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية. يرتبط هذا التعقيد بإدراك أنه لا توجد رائحة واحدة تحفز مجموعة معينة من الخلايا العصبية الشمية. بدلاً من ذلك ، يتم إنشاء رمز عصبي من تنشيط العديد من المستقبلات والخلايا العصبية.

9.3 المسار العصبي إلى قشرة الشم

الشكل 9.11
إسقاط البصلة الشمية في القشرة الشمية.

تبرز المحاور من الخلايا التاجية والخلايا الجذعية في السبيل الشمي. تتباعد الألياف وتتشابك مع الخلايا العصبية للنواة الشمية الأمامية (AON). تقاطع المحاور من AON إلى الجانب الآخر من نصف الكرة من خلال الصوار الأمامي. تتباعد غالبية المحاور من البصلة الشمية بشكل جانبي وتشكل الجهاز الشمي الجانبي الذي يتشابك مع نوى القشرة الشمية. هذه هي القشرة الكمثرية (الكمبيوتر) ، والقشرة المحيطة بالقدمية ، وجزء من اللوزة ، والحصين. لا توجد مرحلات مباشرة من البصلة الشمية في المهاد ، ولكن بعض الألياف تتشابك مع الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثالثة في النواة المهادية الظهرية التي يتم إسقاطها على نصف الكرة المخية المماثل (الشكل 9.11).

في الختام ، العديد من المستقبلات الشمية تستجيب لأكثر من نوعية رائحة واحدة تمامًا مثل خلايا مستقبلات الذوق. ترميز ملفات الرائحة الأولية يعتمد على شدة الرائحة وعلى استجابة السكان داخل الخلايا العصبية الشمية. أثناء المعالجة العصبية في البصيلة الشمية ، يحدث إفراز معين لرائحة واحدة ونمط مختلف لرائحة أخرى. يجب معالجة هذه المدخلات الحسية قبل نقلها إلى القشرة الشمية لإدراك الرائحة الفردية والتعرف عليها.

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا

B. Amygdala

C. Nucleus solitarius

D. Uncus

E. العقدة الثلاثية التوائم

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا هذه الإجابة غير صحيحة.

إن الجزيرة ليست موقعًا للخلايا العصبية من الدرجة الثانية ولكنها تحتوي على مناطق تذوقية ولاإرادية.

B. Amygdala

C. Nucleus solitarius

D. Uncus

E. العقدة الثلاثية التوائم

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا

B. Amygdala هذه الإجابة غير صحيحة.

اللوزة هي مكون رئيسي في الجهاز الحوفي ولها مناطق للشم.

C. Nucleus solitarius

D. Uncus

E. العقدة الثلاثية التوائم

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا

B. Amygdala

C. Nucleus solitarius هذه الإجابة صحيحة!

تنتهي الوصلات من العصبونات الحسية من الدرجة الأولى في أعصاب الوجه والبلعوم اللساني والأعصاب المبهمة على الخلايا العصبية من الدرجة الثانية في نواة Solitarius.

D. Uncus

E. العقدة الثلاثية التوائم

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا

B. Amygdala

C. Nucleus solitarius

D. Uncus هذه الإجابة غير صحيحة.

المعقف هو تلفيف صغير بالقرب من القشرة الشمية.

E. العقدة الثلاثية التوائم

توجد الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الثانية للتذوق في

أ. إنسولا

B. Amygdala

C. Nucleus solitarius

D. Uncus

E. العقدة الثلاثية التوائم هذه الإجابة غير صحيحة.

تقع الخلايا العصبية الحسية من الدرجة الأولى للمدخلات الحسية من منطقة الفم والوجه في هذه العقدة الكبيرة.

جميع العبارات التالية صحيحة فيما يتعلق بالخلايا العصبية للمستقبلات الشمية باستثناء:

ج: يتم استبدال هذه الخلايا العصبية المتخصصة كل 5-8 أسابيع تقريبًا.

يحتوي كل خلية عصبية على مستقبلات خاصة بجزيء رائحة واحد.

ج.المحور العصبي لكل مشابك عصبية شمية في كُبيبة واحدة فقط في البصلة الشمية.

د- تتفاعل جزيئات الرائحة مع مستقبلات مقترنة ببروتين G يسمى جولف.

جميع العبارات التالية صحيحة فيما يتعلق بالخلايا العصبية للمستقبلات الشمية باستثناء:

ج: يتم استبدال هذه الخلايا العصبية المتخصصة كل 5-8 أسابيع تقريبًا. هذا ليس الاستثناء.

يتم استبدال الخلايا العصبية الشمية بالخلايا القاعدية.

يحتوي كل خلية عصبية على مستقبلات خاصة بجزيء رائحة واحد.

ج.المحور العصبي لكل مشابك عصبية شمية في كُبيبة واحدة فقط في البصلة الشمية.

د- تتفاعل جزيئات الرائحة مع مستقبلات مقترنة ببروتين G يسمى جولف.

جميع العبارات التالية صحيحة فيما يتعلق بالخلايا العصبية للمستقبلات الشمية باستثناء:

ج: يتم استبدال هذه الخلايا العصبية المتخصصة كل 5-8 أسابيع تقريبًا.

يحتوي كل خلية عصبية على مستقبلات خاصة بجزيء رائحة واحد. هذا هو الاستثناء ، وبيان غير صحيح!

تتفاعل مستقبلات الشم مع العديد من جزيئات الرائحة المختلفة مع توليد كود عصبي يسمح لنا بالتمييز بين الروائح.

ج.المحور العصبي لكل مشابك عصبية شمية في كُبيبة واحدة فقط في البصلة الشمية.

د- تتفاعل جزيئات الرائحة مع مستقبلات مقترنة ببروتين G يسمى جولف.

جميع العبارات التالية صحيحة فيما يتعلق بالخلايا العصبية للمستقبلات الشمية باستثناء:

ج: يتم استبدال هذه الخلايا العصبية المتخصصة كل 5-8 أسابيع تقريبًا.

يحتوي كل خلية عصبية على مستقبلات خاصة بجزيء رائحة واحد.

ج.المحور العصبي لكل مشابك عصبية شمية في كُبيبة واحدة فقط في البصلة الشمية. هذا ليس الاستثناء.

تتفاعل محاور كل خلية عصبية شمية مع كُبيبة واحدة فقط.

د- تتفاعل جزيئات الرائحة مع مستقبلات مقترنة ببروتين G يسمى جولف.

جميع العبارات التالية صحيحة فيما يتعلق بالخلايا العصبية للمستقبلات الشمية باستثناء:

ج: يتم استبدال هذه الخلايا العصبية المتخصصة كل 5-8 أسابيع تقريبًا.

يحتوي كل خلية عصبية على مستقبلات خاصة بجزيء رائحة واحد.

ج.المحور العصبي لكل مشابك عصبية شمية في كُبيبة واحدة فقط في البصلة الشمية.

د- تتفاعل جزيئات الرائحة مع مستقبلات مقترنة ببروتين G يسمى جولف. هذا ليس الاستثناء.

تتفاعل المستقبلات وتنتج إطلاقًا لبروتين G النشط الذي ينشط cAMP.

أي من الخلايا التالية هي خلايا عصبية من الدرجة الثانية مع محاور بارزة في القشرة الشمية الأمامية؟

A. الخلايا المترالية

الخلايا الكبيبية

جيم الخلايا حول الكبيبة

D. الخلايا الحبيبية

أي من الخلايا التالية هي خلايا عصبية من الدرجة الثانية مع محاور بارزة في القشرة الشمية الأمامية؟

A. الخلايا المترالية هذه الإجابة صحيحة!

ترسل الخلايا المترالية والخلايا المعقدة في صفيحة البصلة الشمية محاور عصبية إلى القشرة الشمية.

الخلايا الكبيبية

جيم الخلايا حول الكبيبات

D. الخلايا الحبيبية

أي من الخلايا التالية هي خلايا عصبية من الدرجة الثانية مع محاور بارزة في القشرة الشمية الأمامية؟

A. الخلايا المترالية

الخلايا الكبيبية هذه الإجابة صحيحة!

لا توجد خلايا كُبيبية في البصلة الشمية ، ولكن هناك موقع تلتقي فيه العديد من الخلايا العصبية للمستقبلات الشمية على الخلايا التاجية والخلايا المعقدة.

جيم الخلايا حول الكبيبة

D. الخلايا الحبيبية

أي من الخلايا التالية هي خلايا عصبية من الدرجة الثانية مع محاور بارزة في القشرة الشمية الأمامية؟

A. الخلايا المترالية

الخلايا الكبيبية

جيم الخلايا حول الكبيبات هذه الإجابة غير صحيحة.

تكون الخلايا المحيطة بالكبيبات مثبطة وعن طريق التحكم في التثبيط الجانبي الناتج من الكبيبات.

D. الخلايا الحبيبية

أي من الخلايا التالية هي خلايا عصبية من الدرجة الثانية مع محاور بارزة في القشرة الشمية الأمامية؟

A. الخلايا المترالية

الخلايا الكبيبية

جيم الخلايا حول الكبيبة

D. الخلايا الحبيبية هذه الإجابة غير صحيحة.

تعدل الخلايا الحبيبية أيضًا النشاط من الخلايا التاجية والخلايا المعنقة.


كيف يعمل الطعم

يتعلم الأطفال الذوق في المدرسة الابتدائية - من بين الحواس الخمس ، يبدو أنه واحد من أبسط الحواس. لا توجد مخاريط أو قضبان أو عدسات. لا توجد أغشية طبلة أو عظام صغيرة. ومع ذلك ، فإن العلماء يعرفون أقل عن الذوق مما يعرفونه عن البصر والسمع - الحواس الأكثر تعقيدًا. لماذا يبدو الشيء بدائيًا جدًا ومثيرًا للجدل؟ لماذا المذاق غامض جدا؟

في البداية ، يخلط معظم الناس بين الذوق والنكهة. المذاق هو حاسة كيميائية تدركها خلايا المستقبل المتخصصة التي تشكل براعم التذوق. نكهة هو اندماج الحواس المتعددة. لإدراك النكهة ، لا يفسر الدماغ فقط منبهات الذوق (الذوق) ، ولكن أيضًا المنبهات الشمية (الرائحة) والأحاسيس اللمسية والحرارية. مع الأطعمة الغنية بالتوابل ، سيعامل الدماغ الألم كأحد جوانب النكهة.

­Testing sensation is also a subjective science -- taste perhaps more subjective that most. Some people have inherited genetic traits that make certain foods taste disgusting. Others, called supertasters, have abnormally high concentrations of taste receptors. To their heightened palates, bland food tastes perfectly flavorful. And, as we all know, food tastes differently to different people -- we don't all like the same flavors.

­­­In recent years, scientists have expanded the definition of taste, allowing one, and possibly two, primary tastes into the original canon of four -- sour, bitter, sweet and salty. They've challenged the tongue map, the biology-class staple that charts distinct regions of taste. Food scientists have even tampered with taste receptor cells, blocking or stimulating them in an effort to cut sweeteners and salt out of food without sacrificing flavor.

In this article we'll learn about the physiology and psychology of taste.

Taste begins with sensation in the form of electrical impulses. الأحاسيس, however -- responses to stimuli like pressure, light or chemical composition -- become perceptions like touch, vision or taste only when they reach the brain.

Different stimuli activate different sensory receptors. Chemical stimuli activate the المستقبلات الكيميائية responsible for gustatory and olfactory perceptions. Because taste and smell are both reactions to the chemical makeup of solutions, the two senses are closely related. If you've ever had a cold during Thanksgiving dinner, you know that all of the subtlety of taste is lost without smell.

In some species, however, the two chemical senses are practically one. Invertebrates like worms do not have distinctions between gustatory and olfactory receptors. They instead differentiate between volatile and nonvolatile chemicals.

In humans, the chemoreceptors that detect taste are called gustatory receptor cells. About 50 receptor cells, plus basal and supporting cells, make up one taste bud. Taste buds themselves are contained in goblet-shaped papillae -- the small bumps that dot your tongue. Some papillae help create friction between the tongue and food.

Every gustatory receptor cell has a spindly protrusion called a gustatory hair. This taste hair reaches the outside environment through an opening called a taste pore. Molecules mix with saliva, enter the taste pore and interact with the gustatory hairs. This stimulates the sensation of taste.

Once a stimulus activates the gustatory impulse, receptor cells synapse with neurons and pass on electrical impulses to the gustatory area of the cerebral cortex. The brain interprets the sensations as taste.

In the next section, we'll learn about the primary tastes and how taste gives us clues about what we eat.

When food scientists manipulate taste sensation, they use chemical compounds to block or stimulate taste receptor cells. One such company, Senomyx, contracts with Campbell's Soup, Coca-Cola, Kraft Foods and Nestlé. Senomyx states that its flavor enhancers and taste modulators will allow companies to "improve the nutritional profile" of packaged foods and beverages by cutting back on sugar, salt and MSG without compromising flavor [source: Senomyx].

Until recently, scientists have accepted four basic tastes. You know them well -- حلو, مالح, حامض و مرارة - مر. They are the building blocks of flavor and at the root of other tastes. Each primary taste triggers a particular gustatory receptor (although receptors can, and frequently do, respond to multiple tastes). The basic tastes went unchallenged for years, perhaps because of their familiarity -- name another taste that is as distinctive as one of the four.

In the early 1900s, however, a Japanese scientist sought to detect another taste -- that of the savory seaweed common in Japanese cooking. Kikunae Ikeda eventually isolated glutamic acid as a distinct fifth taste -- one with its very own gustatory receptor. Ikeda named this fifth taste أومامي, a Japanese word meaning delicious, savory taste. You can taste umami in meats and tomatoes.

Researchers continued to study umami throughout the 20th century. An important breakthrough came in 1985 when scientists trying to mimic the controversial, flavor-enhancing substance MSG failed to replicate the taste with any combination of the basic four.

But because Ikeda's study on taste was not translated into English until 2002 and because the taste of glutamic acid is subtle and less common in Western food, umami has only recently entered the taste canon. Now that the gate is open, however, it's unlikely that scientists will ever be so secure in the limits of primary taste. French researchers even identified a potential gustatory receptor for fat. Fat could actually be the sixth taste.

The primary tastes gave early humans clues about what food was good to eat and what was harmful. Sweet foods usually had calories. Salty foods had important vitamins and minerals. Sour foods could be healthy, like oranges, or spoiled, like rotten milk. Bitter tastes were often poisonous. The enhanced flavor of processed food could signify nutritional value that isn't actually there, but our preferences have remained. We still crave and respond to our ancestral favorites, even to our detriment.

So if there are at least five primary tastes, what's up with the tongue map? In the next section we'll learn about the biology-book mainstay and why it might be completely wrong.

Everything tastes better when you're hungry, right? Well, it actually might. In a study done by researchers at the University of Malawi, groups of students who had not eaten in 16 hours could perceive weaker sucrose and salt solutions than those who had eaten only an hour before. In order to discern taste, students who had just eaten needed a sucrose concentration 50 percent higher and a salt concentration double that of those who had not eaten. But our poison-detecting sense never rests: An empty or full stomach had no effect on the perception of bitterness [source: New York Times].­


Super-Tasting Science: Find Out If You're a "Supertaster"!

مقدمة
Have you ever noticed that some people are a lot pickier about the food they eat than other people are? They might be more selective because they are supertasters! To supertasters, the flavors of foods are much stronger than to average tasters. Whether or not someone is a supertaster comes down to the taste buds on his or her tongue, and you can actually investigate a person's supertaster status by looking at this. Are you a supertaster? Find out with this tongue-based activity!

خلفية
Do you hate the taste of broccoli? Or think that grapefruit is extremely bitter? If so, you may be able to blame it on your taste buds! Taste buds, located on small bumps on the tongue called fungiform papillae, are each made up of about 50 to 150 taste receptor cells. On the surface of these cells are receptors that bind to small molecules related to flavor. Each receptor is best at sensing a single flavor: sweet, salty, bitter, sour, or umami. The sum total of these sensations is the "taste" of the food.

The number of taste buds varies from person to person. People who have relatively more taste buds are called supertasters. To supertasters, foods may have much stronger flavors, which often leads to supertasters having very strong likes and dislikes for different foods. Supertasters often report that foods like broccoli, cabbage, spinach, grapefruit and coffee taste very bitter. The opposite of supertasters are non-tasters. Non-tasters have very few taste buds and, to them, most food may seem bland and unexciting. The people in the middle are average tasters. Which kind of taster do you think you are? What about your friends and family?

المواد
&bull Paper-hole reinforcers (one for each volunteer)&mdashor clean wax paper, a standard hole puncher and scissors (instructions below)
&bull Water and soap
&bull At least five volunteers (such as friends and family)
&bull Blue food coloring
&bull One glass of water for each volunteer
&bull Magnifying glass
&bull A bright light or flashlight
&bull Scrap of paper and a pen or pencil

تحضير
&bull If you do not have paper-hole reinforcers, wash your hands with soap, take a clean piece of wax paper, and punch one hole in it for each volunteer. Cut out each hole so that you have at least five, small wax paper "rings."

إجراء
&bull Wash your hands thoroughly with soap.
&bull Have the first volunteer open his or her mouth. Place a drop of blue food coloring on the tip of his or her tongue. Do not let the tip of the food coloring tube touch the volunteer's tongue.
&bull Have the volunteer take a mouthful of water, swish it around in his or her mouth, and then spit it out.
&bull Ask the volunteer to make his or her tongue relatively dry by swallowing a couple of times. The remaining dye should stain all of the tongue blue except for the fungiform papillae, which will look like relatively large, lighter blue or pink bumps (in a sea of dark blue). These papillae are where the taste buds are.
&bull Put a wax paper ring (that you prepared) or a paper-hole reinforcer on the tip of the volunteer's tongue, in the area that has been dyed.
&bull Using a magnifying glass under bright light, count the number of papillae within the hole. How many papillae are within the hole? Write this number down along with the volunteer's name. نصيحة: Don't count the really tiny bumps &ndash just count the larger ones.
&bull Your volunteer can now remove the paper ring or paper-hole reinforcer from his or her tongue.
&bull Repeat the entire procedure with at least four more volunteers. Before testing each volunteer, wash your hands thoroughly with soap, and use a new cup with fresh water for each person. If you want to try this on yourself, have someone else count your papillae, or count them in a mirror.
&ثور How many papillae did most people have? Did people have different amounts of papillae, with some having a lot more than others? Knowing that if a person has more than 30 papillae they are considered a supertaster, were there any supertasters in your volunteer group? If so, how many?
&ثور إضافي: Repeat this activity with at least 25 more volunteers, for a total of at least 30 people. What percentage of people in this larger group turns out to be supertasters? What percentage are non-tasters, having fewer than 15 papillae? What percentage has between 15 and 30 papillae, and are average tasters?
&ثور إضافي: Try this activity again but this time use an equal number of male and female volunteers, with at least 15 of each. Do males and females have the same likelihood of being a supertaster?
&ثور إضافي: Look into how different foods, like spinach and chili peppers, taste to the different types of tasters. Based on this, can you make a taste-test to figure out who is a supertaster? Check how accurate your taste-test is by also counting the papillae for each person.
&ثور إضافي: You can use a person's body mass index (BMI, formulas for which can be found online) and their results from this activity to try to figure out if there is a correlation between people's weight and the type of taster they are (supertaster, non-taster, or average taster). Do you find a correlation? Are supertasters more likely to be underweight, average, or above weight?


الملاحظات والنتائج
Did you find that people had different amounts of papillae, and that most people were not supertasters?

Typically when people do this activity if they have more than about 30 fungiform papillae they are considered a supertaster, if they have around 15 to 30 papillae they are an average taster, and if they have fewer than 15 papillae they are a non-taster. Although the percentages vary around the world and with different populations of people, around 25 to 30 percent of people are thought to be supertasters, 40 to 50 percent average tasters, and 25 to 30 percent non-tasters. (If you tested only five people, you may not have seen that around 1-2 people, or about 25 to 30 percent, were supertasters because of the small sample size. Additionally, if you only used genetically related family members this may have skewed the results as well since there is a genetic component to how many taste buds a person has.) Testing a person's sensitivity to a bitter chemical called 6-n-propylthiouracil (PROP) is a more definitive way to determine if he or she is a supertaster non-tasters can't taste PROP, but supertasters can and really don't like its bitter taste! Average tasters can taste it too, but its bitter taste is not strong enough to bother them.

المزيد للاستكشاف
Science of Supertasters from BBC Science
Sensing Fat from Beverly J. Tepper and Kathleen L. Keller at العالم
What are Taste Buds? from KidsHealth
Do You Love the Taste of Food? Find Out if You're a Supertaster! from Science Buddies


Milk Taste Test

In this taste test, children mix flavors into milk and taste test each one, either blindfolded or with eyes closed. (Some children do not like blindfolds.) You can use almond milk or coconut milk if you have any children who are allergic to cow’s milk. You will also need three small cups per child and a spoon or popsicle stick for stirring. Powdered flavoring for milk can be purchased in chocolate, vanilla, and strawberry flavors.

Children will stir each flavor into each of their three cups of milk. Either blindfolded or with eyes closed, have them taste each and guess the flavor. To do this, just place each cup in their hand to drink, one at a time.

Need natural flavors and no sugar options? Here are some alternatives (Amazon affiliate links):

  • For vanilla milk, use a packet of Vanilla Stevia powder.
  • For chocolate milk, use unsweetened cocoa and add Stevia or NuStevia Cocoa Syrup.
  • For strawberry milk, blend fresh strawberries and milk together. It will probably not need sweetener.

Show/hide words to know

Chemoreceptor: a special cell of the sensory system that has receptors which respond to a chemical substance and initiate a reaction in the body.

Chemosensitive: the ability to detect changes in the chemical environment.

Epithelium: the layer of cells found lining the surface of most surfaces of the body. Epithelium is one of four types of tissues found in human body. The other tissues are connective, muscle, and nervous tissue. أكثر

Papilla: a small structure that has a rounded shape. The papillae on the surface of the tongue give it its rough surface, and contain taste buds. أكثر

مستقبل: جزيء على سطح الخلية يستجيب لجزيئات معينة ويستقبل إشارات كيميائية ترسلها خلايا أخرى.

Taste bud: a structure within papilla on the tongue, and which contain chemoreceptors. Taste buds are responsible for a sense of taste. أكثر

Think about the last delicious food that you devoured. Maybe it was a savory, cheesy pizza. Or maybe it was a sweet yet tart slice of apple pie. How did eating it make you feel? What did you like about it? Furthermore, how were you able to taste it? Is there any reason to taste food other than to provide a pleasurable experience?

We get a lot of enjoyment from tasting certain things, like a sweet pie, but why is taste an important sense? Image by Jonathunder.

Beyond the simple enjoyment we get out of eating a tasty meal, a sense of taste is actually crucial to our existence. For early humans, a sense of taste evolved because it helped in identifying whether something was safe to eat or potentially harmful. Before the time of grocery stores and fast food restaurants, getting enough energy to fuel our bodies wasn’t as easy. We needed to find and eat foods that were rich in energy. Taste helps us to do this – energy-rich foods often taste sweet, and produce an enjoyable sensation. On the other hand, poisonous or toxic foods tend to taste bitter, and produce an unpleasant sensation.

The sense of taste, also called gustation, allows us to perceive different flavors from the substances we eat and drink. Just like the other sensory systems, taste relies on the activation of special receptors on the tongue and mouth. A receptor is a structure that collects information from the environment and converts it into a nervous signal that can be understood by the brain. Different kinds of receptors, as part of each sensory system (vison, hearing, touch, smell, taste), allow us to sense things like heat, pain, light, and chemicals.

The tiny bumps on your tongue are papillae. انقر للحصول على مزيد من التفاصيل.

Every food or drink that you put in your mouth has particular chemical components, and these chemicals are detected by special receptors called chemoreceptors. These chemoreceptors are contained within taste buds on the surface of the tongue. If you look at your tongue, you can see tiny bumps covering the surface, or the epithelium. There are thousands of these bumps, or papillae.

There are three different types of papillae based on their shape – fungiform, foliate, and circumvallate – each type located on a specific area of the tongue. Within each papillae, there are hundreds taste buds and within each taste bud, there are 50-100 chemoreceptor cells.


A spoonful of sugar or a bitter blocker?

Dr Hannah Newton, an historian of science with an interest in how previous generations coped with childhood illness, digs up some 17th century tips for making medicine taste better and finds evidence for common sense and compassion among the doctors of the day.

Practitioners tried to overcome problems of taste by using distraction. The French midwifery expert François Mauriceau suggested that infants suffering from painful teething should be given ‘a Silver Coral, furnish’d with small Bells, to divert the Child’.

Hannah Newton

Doctors and parents know from experience that it can be difficult persuading a child to take medicine. Averse to bitter tastes, young patients often refuse or spit out their medicines. Julie Mennella, a scientist at the Monell Chemical Senses Center in Pennsylvania, has warned that children’s non-compliance is a ‘public health priority’, and in some instances may impede recovery from illness, or even be life-threatening. Help may be at hand, however: scientists at the 241 st National Meeting of the American Chemical Society have launched a new compound that inhibits the tongue’s of perception of bitter tastes, nicknamed the ‘bitter blocker GIV3616’. This sophisticated substance may come to replace Mary Poppins’ method of adding a spoonful of sugar to disguise bitter tastes. Is this really necessary though? History offers some cheaper, though less high-tech alternatives. My research on children’s medicine in the seventeenth century reveals that physicians and parents at this time devised an assortment of imaginative strategies to make medicines ‘grateful & pleasing to the Sick Child, & such as…trouble not its Pallate’.

It is a common misconception that children’s preference for sweet over bitter flavours is a modern phenomenon, a consequence of the targeted marketing of sugary foods and drinks at the young. Recently, however, scientists have asserted that children’s predilections are ‘a reflection of their basic biology’, evolved for their survival. Specialised taste cells – the taste buds – appear in the fetus at 7 weeks gestation. Within hours of birth, infants reject bitter tastes and prefer sweet ones, according to Mennella. The reason is simple: bitterness, like pain, is nature’s warning, a sign of the potential harm that might ensue if the substance is ingested. Sweet foods, on the other hand, are usually safe, and they tend to be rich sources of energy for the growing child. Children’s tastes seem to have changed little over the centuries. The Sussex doctor John Pechey wrote in 1697, ‘sweet things which Children eat, and are delighted with…[they] eat greedily’, while a physician from Kent, Robert Pemell, noted in 1653 that children ‘will hardly take’ anything that is ‘so bitter’. These doctors attributed children’s penchants to the heightened sensitivity of the ‘teats’ of their tongues – the taste buds.

One popular seventeenth-century method for making medicines palatable was to substitute unpleasant ingredients with substances of a more agreeable flavour. When treating children for threadworms, Dr Pemell advised giving children ‘juyce of Lemons or Citrons’ in place of the bitter herb wormwood. Where the use of disagreeable ingredients was unavoidable, practitioners tried to disguise the taste by putting the medicine into the child’s normal food or drink. The Dutch physician Franciscus Sylvius declared, ‘Knowing that children are nice [fussy], and can scarce be prevailed with to take even the smallest . . . doses’ of bitter medicines, he suggested that ‘these may be given in their milk or drink, they may be [the] better beguiled scarce discerning them’. Medicines could be mixed with mashed apple, or in the case of babies, breast milk. In addition to disguising the noxious taste, practitioners suggested giving pleasant drinks after the child had taken the medicine, to counter any lingering bad taste. In the 1680s, Thomas Davies fed his child ‘a little beere posset drink…to take away the ill taste’ of a remedy containing castor oil and piony. This adaptation might raise eyebrows today, but weak beer was a standard drink for children in the seventeenth century.

Another way to make medicine tasty was to ‘give it sweetned with Sugar’. The historian Joan Thirsk has shown that although honey was the ‘traditional sweetener’, by the 1650s, sugar was becoming more fashionable, because it was regarded as a healthier food. In 1651, the physician Francis Glisson advised adding ‘some pleasant and agreable Liquor, or . . . candid Cherries’ to his medicine on the grounds that the child ‘delights . . . in such things’. Laypeople also sweetened children’s medicines. In 1660, Abigail Harley gave her young niece ‘a drink of maidenhaire & violet leaves & hyslop’ which she had ‘swetened . . . with syrop of violets & sugar candy’. As well as seeking to improve the taste, some parents sought to ameliorate the smell. Sarah Hughes’ recipe for ‘A purge for Children’, dated 1637, had to be tempered with ‘soe much of cinnamon water as will mend the smell’.

Practitioners tried to overcome problems of taste by using distraction. The French midwifery expert François Mauriceau suggested that infants suffering from painful teething should be given ‘a Silver Coral, furnish’d with small Bells, to divert the Child’. When it came to treating older children, parents and doctors used a mixture of reasoned argument and praise to persuade young patients to take their medicines. In 1733, the MP John Campbell wrote to his six-year-old son Pryce to commend him for ‘being so good in takeing what the Dr order’d you’. He added, ‘now you see it has done you so much good I hope you will never be unwilling to take what is thought necessary to make you well’. Parents in this period had high expectations of their children, believing them capable of understanding the necessity of taking an unpleasant treatment. Parents also applied emotional or moral pressure: the father of six-year-old Joseph Scholding from Suffolk told his son, ‘If you love me, take it’, to which, the boy responded, ‘to satisfy you, I will take it’. Occasionally, bribery was used. In 1726, John Yorke from London complained that his nephew James ‘is . . . so refractory [about] taking what is proper for him’, that ‘[it is] a hard taske to govern him’. Yorke had to ‘use all my perwasion’ to get the child ‘to take what the Dr order’d’ in particular, he ‘wou[l]d by no means submit to a glister [enema] to cool his body’. Eventually, through promising James a copy of Robinson Crusoe, the uncle managed to coax his nephew into taking the medicine.

While the actual medicines themselves may not have been very effective in the seventeenth century, the desire of doctors and laypeople to make children’s medicines pleasant is something that should be emulated – medicine in the past was not as barbaric as has often been portrayed. Without the sophisticated technology of the present day, practitioners in the seventeenth century used a combination of common sense and compassion when it came to treating children. Adding sugar may be harmful to children’s teeth, but it certainly seems to ‘please and comfort’ the sick child, as one seventeenth-century doctor put it. There may be some extra benefits to sweetening children’s medicines: certain recent investigations show that sugar acts as a form of pain relief in infants, and may even improve the efficacy of antibiotics. Finally, what emerges most strikingly from this discussion, is that human perceptions of taste do not seem to have undergone much change – our love and loathing for sweet and bitter tastes seem to be unaffected by the passage of time.

This work is licensed under a Creative Commons Licence. If you use this content on your site please link back to this page.


Sensory Science: Testing Taste Thresholds

مقدمة
During the holidays we often find ourselves surrounded by a wide variety of taste sensations. Have you ever wondered how well we sense different tastes? People are generally able to discern five basic tastes: sweet, umami (also known as savory), salty, sour and bitter. Is it easier to detect some of these flavors compared with others? In this science activity, you (and maybe some friends or family) will find out by exploring your taste thresholds for sweetness, saltiness and sourness. Get ready to find out how low you can go!

خلفية
Our sensory system for taste is remarkably sensitive. Not only can we detect substances at extremely low concentrations, we can also differentiate between molecular compounds that are closely related. For example, we can distinguish between different stereoisomers, which are molecules that are made of exactly the same components, but are mirror images of one another in their structure. The artificial sweetener aspartame is an example of this&mdashit tastes sweet to us, but its stereoisomer (its opposite) does not.

This amazing sensitivity is made possible by our taste buds. Taste buds, located on small bumps on the tongue called fungiform papillae, are each made up of about 50 to 150 taste receptor cells. On the surface of these cells are receptors that bind to small molecules related to flavor. Through sensory nerves, the receptors relay the taste sensation information to the brain. This process allows us to discern five basic tastes.

المواد
&bull Measuring spoons
&bull Water, preferably distilled
&bull 12 paper or plastic cups
&bull Permanent marker
&bull Kitchen scale or measuring spoons
&bull Granulated sugar or sucrose
&bull Table salt
& الثور الخل
&bull Spoons
&bull Cotton swabs
&bull Paper towels
&bull Piece of paper and pen or pencil (optional)
&bull Taste-test volunteers (optional)

تحضير
&bull Pour 6 tablespoons (tbsp.) of distilled water into a paper or plastic cup. Add 10 grams of sugar (or about 2 1/2teaspoons (tsp.)) and stir until the sugar is dissolved. This gives you a 10 percent sugar solution, approximately. Label the cup.
&bull Pour 2 tsp. of the 10 percent sugar solution into a new cup. Add 6 tbsp. of water to it and stir. This gives you a 1 percent sugar solution. Label the cup.
&bull Repeat this dilution process (diluting 2 tsp. of the previous solution in a new cup with 6 tbsp. of water) to make 0.1 percent and 0.01 percent sugar solutions. These are called serial dilutions. Be sure to label the two new cups. What do you think is the lowest concentration you'll be able to taste the sugar in?
&bull Repeat these steps (using clean utensils) to create salt solutions that have concentrations of 10 percent, 1 percent, 0.1 percent and 0.01 percent. Label the cups. For 10 grams of salt, you can use 1 3/4 tsp. of salt. What do you think is the lowest concentration you'll taste the salt in?
&bull Again repeat the steps (using clean utensils) to create vinegar solutions that have concentrations of 10 percent, 1 percent, 0.1 percent and 0.01 percent. Label the cups. Use 2 tsp. of vinegar initially. What is the lowest concentration you think you'll taste the sour vinegar in?

إجراء
&bull Rinse your mouth with plain water and wipe your tongue dry with a clean paper towel. Dip a clean cotton swab into the 10 percent sugar solution and smear it all around the surface of your tongue. Can you taste the sweetness?
&bull Repeat the previous step to test the 1 percent, 0.1 percent and 0.01 percent sugar solutions, rinsing your mouth and wiping your tongue before testing each solution. Which solution is the lowest concentration at which you can still taste the sweetness? This is your approximate taste threshold for sugar. You can write this down to remember later.
&bull Rinse your mouth with plain water and wipe your tongue dry with a clean paper towel. Dip a clean cotton swab into the 10 percent salt solution and smear it all around your tongue. Can you taste the saltiness?
&bull Repeat the previous step to test the 1 percent, 0.1 percent, and 0.01 percent salt solutions. Which solution is the lowest concentration at which you can still taste the saltiness? This is your approximate taste threshold for salt. You can write this down.
&bull Rinse your mouth with plain water and wipe your tongue dry with a clean paper towel. Dip a clean cotton swab into the 10 percent vinegar solution and smear it all around your tongue. Can you taste the sourness? Repeat this process to test the 1 percent, 0.1 percent and 0.01 percent vinegar solutions. Which solution is the lowest concentration at which you can still taste the sourness? This is your approximate taste threshold for vinegar. You can write this down.
&ثور Were your taste thresholds (the lowest concentration at which you could still taste the flavor) the same for all three tastes, or did you have lower thresholds for some of them? Did the solutions that were 10-fold more concentrated taste 10 times stronger?
&ثور إضافي: Try repeating this activity using several volunteers. Compare your results. Do some people generally have lower thresholds than other people? Is there a variation in which taste has the lowest threshold for individuals in the group?
&ثور إضافي: Recruit several volunteers in different age groups to take this threshold-of-taste test. Does taste threshold change predictably with age?
&ثور إضافي: In this activity you used 10-fold serial dilutions to roughly establish your threshold of taste. Design a test to determine your threshold with higher precision. What exactly is your taste threshold for sugar, salt and vinegar?

الملاحظات والنتائج
Could you taste all of the 10 percent solutions, but none of the 0.01 percent solutions? Did the sugar solutions have the highest threshold, meaning you could only taste it in the more concentrated solutions, compared with the salt and vinegar solutions, which had lower thresholds?

For the sugar, salt and vinegar solutions, the 10 percent solutions should be detectable by nearly everyone who tries the test, whereas almost nobody should be able to detect the 0.01 percent solutions because the concentrations are too low. The basic tastes of sweet, salty and sour have different thresholds, or concentration levels, at which they can be detected. In other words, it is easier to detect some flavors at low concentrations compared with other flavors. Taste thresholds can vary from person to person. You may have seen that the sugar solutions were harder to taste at lower concentrations compared with the salt and vinegar solutions. In other words, the sugar solutions may have had a relatively high taste threshold compared with the salt and vinegar solutions. You may have also seen that the vinegar solutions had a lower threshold compared with the salt solutions (meaning the vinegar was easier to taste at lower concentrations), but this difference can be minor and may require testing by many individuals to see a clear trend.

المزيد للاستكشاف
Physiology of Taste, from R. Bowen, Colorado State University
Taste (Gustation), from Tim Jacob, Cardiff University, Wales
Gustatory and Olfactory Senses, from Michael D. Mann
Measuring Your Taste Threshold, from Science Buddies

جلب لك هذا النشاط بالشراكة مع Science Buddies


شاهد الفيديو: علم الأحياء النمائي التطوري. الأحياء. علوم الأحياء والبيئة (شهر اكتوبر 2022).