감각-놀라운 메커니즘 by Newton highlight 97호

 

[ 밑줄/연결 ]

 

(3. 후각-미각의 메커니즘)

 

(후각 다이제스트)

 

냄새의 정체는 공기 속에 떠다니는 미량의 분자

 

 

수만 종류의 냄새를 '수용체의 조합'으로 식별

 

냄새 물질을 인식하는 것은 코 안쪽의 '후각 상피'라는 부위의 세포(후각 세포) 표면에 있는 '수용체'라는 단백질

 

후각 수용체에는 여러 종류가 있으며 각각 다른 형태의 '구멍'을 가지고 있다. 구멍에 냄새 물질이 꼭 맞게 달라붙으면 후각 세포는그 정보를 뇌로 보낸다.

 

사람의 후각 수용체는 약 400종밖에 없다. 

 

냄새 물질의 대부분은 그 분자의 다양한 부분에서 복수의 수용체에 결합한다. 그리고 수용체별로....하나의 냄새 물질에 대해 단편저인 정보를 뇌의 '후각 영역'에 전달한다.

 

수용체 자체는 400종밖에 없어도 '수용체의 조합'은 무수히 있을 수 있다.

사람은 '냄새 물질을 감지한 수용체의 조합'에 의해 수만 종류의 냄새 물질을 식별한다. 

 

 

뇌에서 '좋고 싫음'과 '무슨 냄새인가'라는 정보가 더해진다.

 

인식한 냄새 물질의 정보는 뇌의 여러 곳에 보내진다. '편도체'에서는 '그 냄새가 좋은지 싫은지'라는 감정에 대한 정보가 더해지고, '해마'에서는 '과거에 맡은 적이 있는 냄새인지'라는 기억의 정보가 더해진다. 

 

 

냄새 정보는 뇌의 여러 곳으로 전해진다.

 

'비강'의 상부에 '후각 상피'라는 조직에 냄새를 감지하는 센서인 '수용체'를 가진 '후각 세포'가 늘어서 있다.냄새 정보는, 후각 세포에서 감지되면 바로 위에 있는 뇌의 일부인 '후각 신경구'에 전해진다.냄새 정보가 '반응한 수용체의 조합'으로서 '후각 영역'에 전해져 냄새가 식별된다.인식된 냄새는 기억을 관장하는 해마에 전해지면 '.....떡뽁이 냄새'라는 식으로 과거에 맡은 적이 있는 냄새와 연관되어 해석된다. 감정을 관장하는 편도체에 전해지면 '좋은 냄새','싫은 냄새' 등의 평가가 내려진다. 

 

(냄새 분자의 포획)

 

냄새 분자 센서는 후각 세포의 '털'에 달려 있다.

 

후각 상피는 점액으로 덮여 있으며, 점액 속에 후각 세포에서 나온 후각 섬모가 펼쳐져 있다.

후각 섬모에는 많은 후각 수용체가 들어 있다.

 

후각 세포는 각각 냄새 분자의 특정한 형태를 인식한다. 사람은 약 400종의 후각 수용체를 가지고 있기 때문에 후각 세포도 약 400종이 있는 셈이다. 후각 세포에는 약 400종의 '분자 센서'가 각각 섞어 있듯이 배치되어 있다.

 

냄새 분자가 후각 섬모의 수용체에 달라붙어, 냄새 분자와 수용체의 구멍 모양이 맞으면 후각 세포의 내부에서 전기 신호가 발생한다.

 

전기 신호는 후각 세포의 신경을 통해 후각 상피 바로 위의 '후각 신경구'라는 조직으로 전달된다.

 

후각 세포에서 온 전기 신호는 수용체의 종류별로 후각 신경구의 '사구체'라는 곳에 모인다.

'어떤 수용체가 냄새 분자를 어느 정도 강하게 인식했는가'라는 수용체 조합의 정보가 뇌의 후각 영역에 전달되어 무슨 냄새인지 식별된다.

 

 

각 수용체의 활성화 정보가 뇌에 전달된다.

 

어느 수용체가 어느 정도 활성화되었는지의 정보가 뇌에 전달된다.

이 수용체의 조합에 의해 무슨 냄새인지 인식된다.

 

냄새 분자를 인식했는가를 각 수용체별로 정보 정리

 

후각 세포로부터 전달된 정보가 사구체에서 수용체의 종류별로 모인다.

같은 수용체가 많은 냄새 분자를 검출할수록 신호는 강해진다.

 

사구체

 

같은 수용체를 가진 후각 세포로부터 오는 전기 신호를 모아 공 모양의 구조를 만든다.

냄새 분자가 많을수록 많은 후각 세포로부터 전기 신호가 모여, 뇌에 전달되는 전기 신호가 강해진다.

 

2차 뉴런

 

사구체의 정보를 뇌에 전달한다.

 

 

(냄새 분자에서 전기 신호로)

 

냄새 분자를 포착해 전기 신호로 바꾸는 메커니즘

 

냄새 분자의 자극을 전기 신호로 바꾸어 뇌에 전달하는 일꾼은 콧 속에 있는, 냄새 감지 기능에 특화된 뉴런 '후각 세포'이다.

 

후각 세포는 비강 위에 있는 '후각 상피'라는 조직의 점막 속에 약 500만 개나 존재한다.

 

후각 세포의  맨 끝에는 '후각 섬모'가 5~10가닥 정도 나 있다.

 

냄새 분자가 콧속에 들어와 점막 표면의 점액층에 이르러 후각 섬모와 접촉...

 

후각 섬모의 표면에는 '후각 수용체'라는 단백질 분자가 있다.

 

후각 수용체가 냄새 분자를 받아들이면 후각 수용체는 모양를 변화시킨다. 

 

후각 수용체의 모양이 변화면 후각 수용체 곁에 있는 G단백질이 자극되어 활성화환다.

그러면 활성화된 G 단백질의 일부(알파 서브유닛)가 이동해 '아데닐산시클라아제'라는 효소를 활성화시킨다.

 

활성화된 아데닐산시클라아제가 세포 속에 있는 '아데오사3인산(ATP)'을 '고리 모양 아데노신1인산(cAMP)'이라는 작은 분자로 바꾼다. 그리고 cAMP가 후각 세포의 막에 있는 이온 채널과 결합하면 이온 채널이 열린다. 

이온 채널이 열리면 양이온이 세포 안으로 들어와 전류가 흐른다. 이것이 냄새 자극이 콧속에서 전기 신호로 바뀌는 매커니즘이다.

 

 

(후각의 신비)

 

일부 사람은 전혀 느끼지 못하는 냄새가 있다.

 

냄새 물질의 대부분은 복수의 수용체를 활성화시킨다. 따라서 만일 일부 수용체가 기능하지 않더라도 다른 수용체를 통해 냄새를 맡을 수 있다.

 

후각으로 파악할 수 있는 것은 공기 속을 떠다니는 물질이다. 분자가 작을수록 공기 속으로 떠오르기(휘발하기) 쉽다....

예를 들어 산소(02)의 분자량이 약 32인데, 냄새 분자의 분자량의 상한선은 약 300이라고 한다.

 

냄새 물질은 탄소, 산소, 수소, 질소 등으로 이루어진 '유기물'이다.

 

냄새의 종류를 '식별하는 능력'은 후각 수용체의 '종류'에 크게 영향을 받지만, 적은 양의 냄새 분자를 감지하는 후각의 '예민함'은 후각 세포의 '수'로 결정된다.

 

한 번 이온채널이 열려 세포 안에 이온이 증가하면, 이온 채널이 더 이상 열리지 않거나 냄새 정보를 전하는 단백질인 효소의 작용을 억제하기  때문에 전기 신호가 생기기 어려워진다. 따라서 후각 세포는 같은 냄새 물질을 계속 접하게 되면 그 냄새 신호를 보내지 않는다. 이 현상을 '탈감각'이라고 한다.

 

 

[ 자평 ]

 

반복적으로 애독하는 비주얼 과학 잡지... 좋다...