Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrische Signale verstärken schwache Duftreize in unseren Nasen

31.01.2011
Wissenschaftler der Universität Heidelberg entschlüsseln Funktionsweise der Riechzellen

Das Riechsystem des Menschen besitzt einen speziellen elektrischen Verstärkungsmechanismus, der die Riechzellen der Nase dazu befähigt, auch auf extrem schwache Reize zu reagieren. Wie dieser Mechanismus funktioniert, haben Wissenschaftler der Universität Heidelberg unter Leitung des Physiologen Prof. Dr. Stephan Frings entschlüsselt.

Eine entscheidende Rolle spielen dabei Chloridionen, die in den sogenannten Sinneshärchen der Nase gespeichert werden. Sobald Duftstoffe auf die Duftstoffrezeptoren der Sinneshärchen treffen, werden die Chloridionen schlagartig freigesetzt. Dieser Vorgang erzeugt starke elektrische Signale, die die entsprechende Geruchsinformation an das Gehirn weiterleiten.

Unsere Nase nimmt mit der Atemluft unablässig Duftstoffe auf. Das Riechsystem hat es dabei mit einer ungeheuren Vielfalt chemischer Verbindungen zu tun: Die Luft eines Zimmers, in dem eine Kaffeemaschine arbeitet, Pflanzen auf der Fensterbank stehen und Menschen aus- und eingehen, enthält viele Tausend unterschiedlicher Duftstoffe. Für das Riechsystem ist dieses Chaos kein Problem. Es identifiziert mit großer Zuverlässigkeit das Kaffeearoma, obwohl allein dies aus über 800 verschiedenen Duftstoffen zusammengesetzt ist. Die Riechzellen in der Nase sind dazu mit Duftstoffrezeptoren ausgestattet. Dabei handelt es sich um Proteine, die von den Riechzellen auf feinen Sinneshärchen in die Atemluft gehalten werden.

Bei der Erforschung der Riechzellen und ihrer Rezeptoren gab es eine bisher nicht gelöste Frage. Die Konzentration einzelner Duftstoffe in der Nase, also die Anzahl von Molekülen eines bestimmten Duftstoffs pro Kubikzentimeter Atemluft, ist sehr gering. Zugleich haben sich die Duftstoffrezeptoren als recht unempfindlich erwiesen. Sie reagieren nur äußerst schwach auf die niedrigen Duftstoffkonzentrationen. Wie kann es also sein, dass die Schlüsselfunktion unseres hochempfindlichen Riechsystems ausgerechnet von Rezeptoren mit geringer Empfindlichkeit ausgeübt wird? Die Lösung ist der elektrische Verstärkungsmechanismus für die Riechzellen, den Prof. Frings und sein Team am Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg entschlüsselt haben.

Die Sinneshärchen der Riechzellen bereiten sich in besonderer Weise auf ihren Einsatz vor: Ein Proteinkomplex pumpt Chloridionen in das Innere der Sinneshärchen, so dass diese zu gut gefüllten Chloridspeichern werden. Bei einem Duftreiz kommt ein weiteres Protein zum Einsatz: ein Chloridkanal, von dem die Sinneshärchen viele Kopien in ihrer Außenmembran besitzen. Diese Chloridkanäle bleiben solange geschlossen, wie die Riechzelle ruht. Beim Duftreiz aber löst die schwache Reaktion der Duftstoffrezeptoren eine schlagartige Öffnung aller Kanäle aus. Der Ausstrom negativ geladener Chloridionen verursacht eine Ladungsumkehrung der Riechzelle. Dadurch entstehen starke elektrische Signale, die mit den Geruchsinformationen zum Gehirn geleitet werden.

Weitere Informationen sind im Internet unter
http://www.molekulare-physiologie.de abrufbar.
Originalveröffentlichung:
T. Hengl, H. Kaneko, K. Dauner, K. Vocke, S. Frings, F. Möhrlen: Molecular Components of Signal Amplification in Olfactory Sensory Cilia. PNAS (30. März 2010) 107: 6052-6057, doi: 10.1073/pnas.0909032107
Kontakt:
Prof. Dr. Stephan Frings
Centre for Organismal Studies
Abteilung Molekulare Physiologie der Tiere
Telefon (06221) 54-5661
s.frings@zoo.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@reaktorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.molekulare-physiologie.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten