ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Біологія — 18.01.21
    ТЕКСТ: Володимир Саркісян
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Хімія у кисло-солодкому соусі

    Як ми відчуваємо смаки, скільки їх і завдяки чому ми можемо насолоджуватися борщем, кавою і шоколадом?

    Подейкують, що відомий шведський хімік-фармацевт Карл ШеєлеКарл Вільгельм Шеєле – шведський хімік, фармацевт, член Королівської шведської академії наук, першовідкривач хлору та низки кислот. нагло помер у власній лабораторії, коли намагався визначити смак відкритої ним синильної кислоти. Мовляв, Королівська академія наук не брала до розгляду опис нової речовини, якщо у поданні не був зазначений її смак. Це, звісно, байка, і не вищого ґатунку. Насправді пріоритет відкриття синильної кислоти був закріплений за Шеєле ще за чотири роки до його смерті. Науковцю не було потреби куштувати її, щоби переконатися у кислій природі цієї отрути, адже до послуг тодішніх хіміків вже були і спиртовий лакмус, і фіалковий сироп, і пурпурові солі, які змінюють колір при додаванні кислот. Щоправда, багатьом попередникам Шеєле, в арсеналі яких ще не було хімічних методів визначення pHpH середовища або водневий показник – величина, що характеризує ступінь кислотності розчину. Обчислюється як десятковий логарифм молярної концентрації іонів гідрогену, узятий з протилежним знаком. Відповідно, концентрації іонів H+ 10-7 моль/л відповідає pH=7. середовища, справді доводилося покладатися лише на власні органи чуттів.

     

    Досконалість смакового апарату, яка щодня дарує нам насолоду від смачного борщу, вранішньої кави, цукерки до чаю, впродовж століть була єдиним інструментом дослідження речовини у давніх натуралістів і водночас засобом уникнення отруєнь для античних і середньовічних можновладців.

     

    Слизова оболонка рота містить рецептори чотирьох смаків: гіркого, солоного, кислого та солодкого. Ще один тип рецепторів слизової язика, який був виявлений на початку XXI століття, реагує безпосередньо на нейромедіаторНейромедіатор – речовина, яка відповідає за передачу нервових імпульсів у синапсах нейронів. – глутамат і відповідає за так званий смак умаміСмак умамі виокремив 1907 року японський дослідник Кікунае Ікеда і є традиційним для японської культури. З 2002 року смак умамі належить до базових., або м’ясний. Завдяки комбінації сигналів, які доправляються з поверхні слизової до ділянки смаку центральної нервової системиСмакові подразнення від рецепторів через трійчастий, лицевий, блукаючий та язикоглотковий нерви потрапляють до довгастого, а далі до проміжного мозку, де поєднуються із сигналами від нюхових рецепторів і прямують до смакової зони кори., у поєднанні із сигналами від рецепторів нюху, і набутому впродовж життя досвіду, людина здатна відчувати найменші відтінки букетів страв та напоїв.

    Власне, рецептори – це активні групи білкових молекул, з яких побудована оболонка нервового закінчення. Деякі з них, як-от рецептори кислого і солоного, здатні реагувати на певні подразники безпосередньо, інші – за участі медіаторів, які самі змінюються під впливом зовнішніх факторів, а вже потім взаємодіють з активними центрами рецепторів. 

     

    У всіх випадках результатом такої взаємодії є зміна концентрацій іонів калію і натрію всередині нервового провідника – аксона, завдяки чому формується електричний імпульс, який провідник доправляє до мозку. Аксон є довгим виростом нервової клітини – нейрона. Іншими своїми виростами – дендритами – нейрон поєднаний із сусідами і за схожим механізмом здатний передавати сигнал їмДілянки клітинної мембрани, через які нейрони обмінюються збудженням, називаються синапсами, якщо збудження передається хімічною взаємодією, і ефапсами, якщо природа взаємодії суто електрична.. Якщо подразнення триває, воно охоплює дедалі більше нейронів, аж поки формується зона збудження характерної для того чи іншого смаку конфігурації. Мозок порівнює її із запам’ятованим з досвіду або успадкованим в процесі еволюції еталоном, визначає смак і через інші нейрони надсилає відповідну команду: чи відчувати насолоду, а чи за допомогою інших закінчень аксонів – ефекторів – знову перетворити електричний імпульс на певну хімічну речовину, яка змусить м’язи ротової порожнини скоротитися та мерщій виплюнути отруту.

    За відсутності сторонніх речовин рецептори оточені самою водою. Середовище має нейтральну реакцію, адже концентрації іонів гідроксонію (H3O+) і оксонію (OH), на які розпадається вода, однакові. Потрапляючи до ротової порожнини, кислота дисоціюєДисоціація – тут: явище розпаду нейтральних молекул на іони, яке відбувається в електролітах., додаючи зайві йони гідрогену до розчину. Саме ці йони, чіпляючись до білка рецептора, заважають іонам калію вільно рухатися через мембрану аксона, і водночас домішуються до потоку іонів натрію всередину клітини. Електричний баланс порушується, і сигнал, потужність якого є пропорційною кількості іонів гідрогену, прямує до мозку, який за типом рецептора визначає, що в роті кисло, а за інтенсивністю сигналу – наскільки кисло. 

     

    Кислий смак мають не лише продукти і страви, до складу яких входять вільні кислоти. Будь-яка речовина, яка під дією води або ферментів слини розпадається з утворенням вільних іонів гідрогену, буде смакувати нам кислою. 

     — Це той самий лимонад, що ви його пили?

     — Напевне.

     — Який смак був у нього?

     — Гіркий.

    Лікар налляв декілька крапель на долоню, всмоктав їх губами і, потримавши в роті, наче смакуючи вино, виплюнув рідину в коминок.

    — Це він і є, — сказав він.

     

    (переклад Леоніда Кононовича)

    Відчувши гіркий смак, персонаж роману Александра Дюма «Граф Монте-Крісто» Д’Авріньї переконується в отруйності напою. Насправді, не дуже гідний наслідування приклад, бо низка отрут, які були у кримінальному обігу на початку ХІХ століття, могли спричинити тяжкі отруєння навіть при способі, до якого вдався лікар родини Вільфорів.

     

    За надлишку іонів оксонію OH pH середовища ротової порожнини стає більш лужним, тобто понад сім. При цьому відбувається активація ферменту фосфодіестерази. Ця складна органічна речовина має характер дуже слабкої кислоти і в нейтральних розчинах перебуває у вигляді молекули, а не іонів. Зміщення рівноваги в лужний бік призводить до іонізації фосфодіестерази, яка каталізує гідроліз цАМФ – циклічного аденозинмонофосфату. Останній є медіатором, який змінює конфігурацію білка мембрани рецептора гіркоти так, що вона припиняє пропускати іони калію, натомість пропускаючи іони кальцію всередину аксона і перезаряджаючи рецептор. Саме тому основи і луги мають гіркий смак. Смакують гіркими більшість алкалоїдів, зокрема згаданий в романі Дюма бруцин, не в останню чергу тому, що їхні розчини є лужними. І, нарешті, їдучо-гіркий смак має 10% розчин хлорида кальцію, який ще подекуди вживають як антигістамінний препаратГістамін – нейромедіатор афекторів, який регулює тонус гладких м’язів, секрецію шлункового соку тощо. Він є головним чинником алергічних реакцій. Антигістамінні препарати блокують відповідні гістаміну рецептори.. Хоч розчин цей є нейтральним, але в цьому випадку рецептор розряджають безпосередньо іони Ca2+

     

    Білки рецептора солодкого смаку реагують на цАМФ практично так само, але їхня активація відбувається за допомогою зовсім іншого каталізатора – аденілатциклази. Її механізм активації специфічний саме для сахаридів, багатоатомних спиртів та інших органічних речовин, що містять гідроксильні (-OH), альдегідні (-HC=O) або кетонні (>C=O) групи. Одним з представників таких речовин є натрієва сіль орто-сульфобензиміду, більш відома як сахарин. Неважко пояснити, чому деяким людям сахарин смакує водночас і солодким, і гірким, адже його розчини мають лужну реакцію.

     

    І, врешті, рецептори солоного влаштовані напрочуд просто: вони реєструють ті самі йони натрію, на які дисоціює кухонна сіль NaCl. Саме тому бромід натрію NaBr, сульфат – Na2SO4, нітрат NaNO3 теж солоні на смак. Натомість, згадана на початку синильна кислота навряд чи здалася б Карлу Шеєле кислою. Не лише ціанідиЦіанідами називають неорганічні солі синильної (ціановодневої) кислоти HCN і відповідний аніон. Попри те, що деякі органічні речовини, зокрема амігдалін, здатні виділяти ціанід-іон при хімічних перетвореннях, вони є не ціанідами, а нітрилами., а й сама вона є гіркою із металевим або пекучим присмаком. 

     

    Потрапляючи до крові, аніон синильної кислоти утворює сполуку із залізом фермента цитохромоксидази і блокує останній етап процесу тканинного газообміну. Першими ж під атаку ціаніду потрапляють рецептори смаку. Ціанід діє на них невибірково, однаково спотворюючи механізм формування нервового імпульсу, однак рецепторів гіркоти в ротовій порожнині більше за інші. За пекучий присмак відповідають больові рецептори, яких також в роті більше, ніж інших тактильних рецепторів. Водночас ціаніди блокують активність деяких інших ферментів, зокрема декарбоксилаз, які відповідають за синтез нейротрансмітерів дофаміну і серотоніну. Дефіцит цих загальновідомих «гормонів щастя» викликає сильний дискомфорт, який посилює відчуття гіркоти.

     

    Парадоксально, але попри те, що почуттям смаку людина користується впродовж усього часу її існування, наш смаковий апарат вивчений недостатньо, а природа механізмів хеморецепції досі є предметом наукових дискусій. Так, низка дослідників вважає за необхідне виокремити серед базових ще два смаки – крохмалистий і жирний. Окремішність другого наприкінці 1990-х продемонстрував американський фізіолог Ізраель Рамірез, а наявність рецепторів, що реагують на жири, щоправда, лише у пацюків, довів бельгійський дослідник Філіп Бернар вже у цьому столітті. 

     

    Дослідження смакового апарату людини ускладнюється ще й тим, що смак їжі ми відчуваємо завдяки реакції не лише базових рецепторів, а й тактильних і температурних рецепторів ротової порожнини. За більшість присмаків відповідають, як не дивно, рецептори нюху, спектр яких є надзвичайно широким. Саме тому при респіраторних інфекціях, які спричиняють запалення та набряк носоглотки, їжа майже повністю втрачає смак. Ми продовжуємо відрізняти солоне від солодкого і гаряче від твердого, але цього недостатньо, щоби відрізнити бекон від оселедця чи насолодитися смаком ранкової кави, гіркота якої, зазвичай, нівелюється розмаїттям присмаків і ароматів.

    ТЕКСТ: Володимир Саркісян
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Космос
    Що таке сонячні плями і чи впливають вони на людей

    Чи можуть спалахи на Сонці та магнітні бурі провокувати погане самопочуття в людей?

    Ідеї
    Пропаганда у російському кіно

    Як кіно стало частиною пропагандистської та політичної ідеології росії та чи можна якось дати цьому раду?

    Повідомити про помилку

    Текст, який буде надіслано нашим редакторам: