Elektroantenografia

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Części narządu węchu w ciele owada:
1 – czułek, 5 – zwój nadgardzielowy (mózg)

Elektroantenografia (ang. electroantennography) – elektroolfaktograficzne badania potencjałów czynnościowych w czułkach (antenach, łac. antennae, l.poj. antenna) owadów, prowadzone m.in. w celu wyjaśnienia mechanizmu percepcji zapachu lub w ramach badań o znaczeniu praktycznym, np. przygotowywania pułapek feromonowych) lub budowy systemów biomonitoringu.

Sir Alan Lloyd Hodgkin (ur. 5 lutego 1914 w Banbury w Oxfordshire, zm. 20 grudnia 1998 w Cambridge) - angielski biochemik, laureat nagrody Nobla.Bodziec (fizjologia) - uczucie, czynnik fizyczny lub biochemiczny powodujący specyficzną reakcję receptorów nerwowych lub innej komórki; bądź rozpoczynający ciąg reakcji w układach: nerwowym lub hormonalnym; zmiana środowiska zewnętrznego, w którym znajduje się dana komórka lub narząd.

Podstawy fizjologii węchu owadów[ | edytuj kod]

Przemieszczanie się strefy depolaryzacji błony (animacja)

Anteny owadów są częścią ich narządu węchuneuronami odbierającymi informacje o chemicznym składzie powietrza (bodźce chemiczne). Błona komórkowa neuronów zawiera wyspecjalizowane białka, m.in. receptory cząsteczek odorantów oraz kanały jonowe. Bramkowane potencjałem kanały jonowe są odpowiedzialne za powstawanie i przesyłanie impulsu nerwowego, czyli sygnału o utworzeniu kompleksu receptor-odorant. Przez otwarte kanały dyfundują – zgodnie z gradientem stężeń – np. jony Na, K, Cl oraz Ca. Powoduje to zmiany elektrycznego potencjału błony. Gdy zostaje osiągnięty potencjał progowy, powstaje potencjał czynnościowy (iglicowy), przemieszczający się do zwoju nadgardzielowego (mózg) i umożliwiający rozpoznanie bodźca i właściwą reakcję (zob. odruch).

Klucz elektrolityczny – rodzaj półprzepuszczalnej przegrody lub naczynia z elektrolitem spełniający rolę łącznika dwóch półogniw w ogniwie galwanicznym. Klucz elektrolityczny zapewnia przepływ prądu elektrycznego między półogniwami i jednocześnie uniemożliwia mieszanie się elektrolitów wchodzących w skład półogniw.Depolaryzacja – zmniejszenie ujemnego potencjału elektrycznego błony komórkowej spowodowane napływem przez kanały jonowe w błonie komórkowej jonów sodu do cytoplazmy komórki (potencjał zmienia się średnio od −80 mV do +10 mV). Prowadzi ona do pobudzenia komórki nerwowej lub mięśniowej. Jeżeli wartość potencjału przekroczy wartość progową to dojdzie do przekazania informacji.

Historia elektroantenografii[ | edytuj kod]

Najwcześniejsze pomiary elektrycznej aktywności pojedynczych neuronów (John Zachary Young 1937) dotyczyły olbrzymich aksonów kałamarnicy. Były one w latach 40. XX w. przedmiotem badań prowadzonych w celu wyjaśnienia mechanizmu przenoszenia impulsów w układzie nerwowym. Jako autorzy znaczących publikacji wymieniani są – poza J.Z. Youngiem – K.S. Cole i H.J. Curtis (J. Gen. Physiol. 1938; J. Cellul. Comp. Physiol. 1942), G. J. Marmont (J. Cellul. Comp. Physiol. (1949) oraz A.L. Hodgin, A.F. Huxley i B.J. Katz (Arch.Sci. Physiol. 1949 i inne). Hodgkin, Huxley i Katz umieszczali wewnątrz wielkiego nerwu Loligo pręcik szklany (średnica 600 μ), na który były spiralnie nawijane dwa druty srebrne (średnica 20 μ), izolowane od siebie i pokryte chlorkiem srebra. Obie elektrody były łączone z umieszczonymi na zewnątrz aksonu elektrodami w formie pierścieni – jedna z nich poprzez zewnętrzne źródło napięcia, a druga przez miernik prądu. Mierzono natężenie prądu płynącego w nerwie radialnie po trwających ok. 10 μs impulsach napięciowych o różnej wielkości. Opracowano model błony komórkowej, ulegającej polaryzacji i depolaryzacji. W roku 1963 Alan Lloyd Hodgkin i Andrew Huxley otrzymali za te badania Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny (wraz z J.C.Ecclesem, który badał neurony kotów i żab):

Destylacja – rozdzielanie ciekłej mieszaniny wieloskładnikowej poprzez odparowanie, a następnie skroplenie jej składników. Stosuje się ją w celu wyizolowania lub oczyszczenia jednego lub więcej związków składowych. Proces wykorzystuje różną lotność względną składników mieszaniny.Pipeta – sprzęt laboratoryjny – rurka szklana lub wykonana z tworzywa sztucznego, służąca do przenoszenia i odmierzania cieczy.
.mw-parser-output div.cytat{display:table;border:1px solid #aaa;padding:0;margin-top:0.5em;margin-bottom:0.8em;background:#f9f9f9}.mw-parser-output div.cytat>blockquote{margin:0;padding:0.5em 1.5em}.mw-parser-output div.cytat-zrodlo{text-align:right;padding:0 1em 0.5em 1.5em}.mw-parser-output div.cytat-zrodlo::before{content:"— "}.mw-parser-output div.cytat.środek{margin-left:auto;margin-right:auto}.mw-parser-output div.cytat.prawy{float:right;clear:right;margin-left:1.4em}.mw-parser-output div.cytat.lewy{float:left;clear:left;margin-right:1.4em}.mw-parser-output div.cytat.prawy:not([style]),.mw-parser-output div.cytat.lewy:not([style]){max-width:25em}

for their discoveries concerning the ionic mechanisms involved in excitation and inhibition in the peripheral and central portions of the nerve cell membrane (za odkrycia dotyczące mechanizmów jonowych zaangażowanych w pobudzanie i inhibicję peryferyjnych i centralnych części błony komórkowej nerwów).

Mszyce (Aphidoidea) – nadrodzina owadów w rzędzie pluskwiaków, obejmująca ponad 3,5 tys. gatunków, z czego w Polsce występuje kilkaset. Występują masowo, żerują na roślinach. W większości są szkodnikami upraw.Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma (cytolemma, plasmolemma) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).

Równocześnie z badaniami wielkich neuronów kałamarnicy prowadzono interdyscyplinarne prace (na pogranicza biochemii, biofizyki, neurofizjologii) zmierzające do wyjaśnienia mechanizmu działania węchu. Podejmowano m.in. liczne próby identyfikacji chemoreceptorów odbierających bodźce (zob. Linda B. Buck, Richard Axel, kodowanie zapachu), wykonywano też pomiary potencjałów wywoływanych przez odoranty (m.in. feromony) w komórkach receptorowych owadów z antenami grzebieniastymi.

Zagęszczenie populacji – liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni terenu. Można ją również definiować podając biomasę osobników na jednostce powierzchni. W wielu przypadkach zamiast jednostki powierzchni podaje się jednostkę objętości (powietrza lub wody) – dla organizmów egzystujących w tych środowiskach.John Zachary Young (ur. 18 marca 1907 w Bristolu, zm. 4 lipca 1997 w Oksfordzie) – angielski zoolog i neurofizjolog. Jako pierwszy zaproponował, że olbrzymie aksony kałamarnic mogą być użyteczne do badań właściwości neuronów.

Od połowy XX wieku są publikowane np. wyniki badań węchu ćmy jedwabnika morwowego, wrażliwej na zapach bombikolu. Badania tych i wielu innych gatunków owadów trwają do dzisiaj. Zapisy zmian potencjałów nazywano elektroantenogramami (EAG). Były one rejestrowane – po odcięciu anten – przy użyciu szklanej elektrody Ag–AgCl z kluczem elektrolitycznym. Równocześnie zapisywano chromatogramy (GC) powietrza opływającego antenę (zapis GC-EAG).

Elektroda chlorosrebrowa – rodzaj elektrody stosowanej jako elektroda wzorcowa w pomiarach elektrochemicznych. Zbudowana z metalicznego srebra (w formie drutu lub płytki) pokrytego warstwą chlorku srebra (AgCl), zanurzonego w nasyconym roztworze chlorku potasu (KCl). Jej potencjał standardowy związany z reakcją elektrodową:Bombikol – organiczny związek chemiczny należący do rodziny alkoholi. Jest nienasyconym alkoholem jednorzędowym, będącym feromonem wydzielanym przez samicę jedwabnika morwowego (Bombyx mori), gdy ta jest zdolna do zapłodnienia. Bombikol stanowi sygnał chemiczny wywołujący zmianę zachowania osobnika płci przeciwnej. Samiec może wyczuć ten zapach, nawet gdy stężenie bombikolu wynosi jedna cząsteczka na trylion (1:10) cząsteczek powietrza.
Zasada pomiaru potencjałów czynnościowych w antenach owadów
Reakcja bioczujnika jest zależna od rodzaju odoranta i jego stężenia w powietrzu.
Dozowanie – np. pipeta Pasteura, zawierająca bibułę z odorantem (np. kropla 1 % parafinowego roztworu feromonu) lub wylot gazu z chromatografu gazowego (kolejne eluaty z kolumny GC)

Sposób analizy danych doświadczalnych, otrzymywanych metodą GC-EAG, ilustruje przykład wyników badań aktywności neuronów anten samicy Bombyx mori, wykonanych przez J. Ziesmanna i współpracowników w 2000 roku. Wnioski wynikające z porównania równocześnie rejestrowanych chromatogramów i elektroantenogramów (zob. publikacja, fig. 3) zestawiono poniżej w formie tabelarycznej,

Neuron, komórka nerwowa – rodzaj elektrycznie pobudliwej komórki zdolnej do przetwarzania i przewodzenia informacji w postaci sygnału elektrycznego. Neurony są podstawowym elementem układu nerwowego zwierząt. Najwięcej neuronów znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym w skład którego wchodzi mózgowie oraz rdzeń kręgowy.Nawyk – w terminologii psychologii zautomatyzowana czynność (sposób zachowania, reagowania), którą nabywa się w wyniku ćwiczenia (głównie przez powtarzanie).


Podstrony: 1 [2] [3] [4]




Warto wiedzieć że... beta

Grimalditeuthis bonplandi – gatunek kałamarnicy z rodziny Chiroteuthidae. Nazwa rodzajowa pochodzi od dynastii Grimaldich, panującej w Monako, nazwa gatunkowa honoruje francuskiego odkrywcę i przyrodnika Aimé Bonplanda.
Richard Axel (ur. 2 lipca 1946 w Nowym Jorku) – amerykański lekarz, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizjologii i medycyny w roku 2004 za badania nad receptorami węchowymi i układem węchowym.
Pułapka feromonowa – urządzenie, które dzięki wykorzystaniu wabiących substancji zapachowych o charakterze seksualnym lub żerowym może być wykorzystywane w ochronie lasu do ograniczenia liczebności szkodliwych owadów leśnych.
Odruch – w fizjologii automatyczna reakcja na bodziec zewnętrzny lub wewnętrzny, zachodząca przy udziale ośrodkowego układu nerwowego. Na tę formę pracy układu nerwowego uwagę zwrócił Iwan M. Sieczenow.
Odorant (z łac. odor – zapach) – dowolna substancja mająca zapach, niezależnie od tego, czy wydaje się on przyjemny, czy nie. W inżynierii środowiska odorantami określa się (według normy PN-EN 13725:2007) wszystkie zanieczyszczenia zawarte w powietrzu, które pobudzają komórki nerwowe nabłonka węchowego. Wynikiem pobudzenia jest wrażenie zapachu – przyjemne lub nieprzyjemne. Wszystkie zapachy mogą być wrażeniami niepożądanymi, gdy są obce dla danego środowiska. Rodzaj emocji, związanych z odbiorem zapachu, określa tzw. jakość hedoniczna.
Polaryzacja błony komórkowej – zjawisko powstawania różnicy potencjałów (napięcia między zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnią błony komórek organizmów jedno lub wielokomórkowych). Polaryzacja jest warunkiem pobudliwości komórek, czyli zdolności do reakcji na bodźce zewnętrzne (np. powstawanie impulsów nerwowych). Między zewnętrzną a wewnętrzną powierzchnią błony spolaryzowanej występuje niewielkie spolaryzowanie związane z nierównomiernym rozmieszczeniem jonów, czyli cząstek obdarzonych ładunkami: na zewnątrz komórki są większe ilości jonów dodatnich (np.: Na), wewnątrz – ujemnych (np.: Cl-). Bodziec chemiczny, elektryczny lub mechaniczny może powodować przemieszczenie jonów i wyrównanie stężeń (proces depolaryzacji błony, powstanie potencjału czynnościowego).
Monofagizm (gr. mónos – jedyny, phageín – jeść), jednożerność – najwyższa forma specjalizacji pokarmowej organizmów, polegająca na spożywaniu jako pokarmu – we wszystkich lub przynajmniej w jednym stadium rozwoju – organizmów jednego tylko gatunku lub kilku gatunków spokrewnionych. Np. koala (Phascolarctos cinereus) zjada wyłącznie liście eukaliptusów (Eucalyptus).

Reklama