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내몸감각  ≫ 후각, Flavor

후각의 메카니즘

감각 기관
- 미각 메커니즘 : 수용체, 경로
- 후각 메커니즘 : 수용체, 경로
- 시각 메커니즘 : 수용체, 경로
- OFC 감각연합 : G protein  

후각 : 인식기작
- 후각과 인지구조
- 후각세포 : g-protein
- 작은 통합 glorerulus
- 후각기작 : leffingwell
- 후각메카니즘 : 형태설
- 후각메카니즘 : 진동설
- 냄새 종류


냄새를 최초로 탐지하는 후각계통은 양쪽 비강의 위쪽에 자리한 황갈색의 점막이다. 점액, 즉 콧물 덕분에 축축한 얇은 막은 후각상피이다. 후각상피의 면적은 약 2.5cm2에 불과하지만 냄새를 감지하는 뉴런 (신경세포)이 5백만개 있다. 토끼는 1억개, 후각이 예민한 개는 2억2천만개로 인간보다 44배나 많다.이러한 후각세포는 뇌를 구성하는 뉴런과 유형이 같다. 그러나 뇌의 뉴런은 평생동안 교체되지 않는 반면에 코의 뉴런은 1-2개월마다 재생된다. 후각세포가 매일 들이마시는 공기와 낯선 물질로 손상되기 때문에 이를 교체하는 메커니즘이 진화된 것으로 보인다. 후각뉴런의 한 끝은 비강쪽으로 나와 있고, 다른 끝은 뇌로 연결된다. 비강쪽으로 나온 끝에는 섬모라 불리는 솜털이 달려 있는데, 이 섬모의 표면에는 냄새수용기가 들어 있다. 사람은 1천개의 상이한 냄새수용기를 갖고 있다. 공기와 직접 접촉하는 수용기 세포는 냄새자극이 포착되면 전기신호로 바꾼다. 전기신호는 후각뉴런의 다른 끝을 통해 후구(嗅球)로 전달된다. 코의 바로 위에 아늑하게 자리잡은 후구는 뇌에서 후각정보가 지나가는 최초의 중계소이다. 후구는 변연계에서 가장 오래된 부위이다. 변연계는 성적 충동, 공포, 분노 따위의 정서반응과 관련된 여러 부위로 구성된다. 후구는 변연계로 가는 신경과 연결되어 있으므로 냄새신호는 변연계를 이루는 여러 부위로 들어간다. 변연계를 거친 신호는 후각피질로 퍼지게 되며 사람은 비로소 냄새를 지각하게 된다.





후각수용체가 화학물질의 어떤 특성을 파악해 냄새 정보를 구별하는 걸까. 뇌과학자들의 의견은 둘로 나뉜다. 한편에선 화학물질의 구조를, 다른 한편에선 고유의 진동을 통해 구별한다고 주장한다.
자연계에서 서로 다른 향을 내는 화학물질은 구조가 다른 경우가 많다. 배와 바나나가 대표적인 예다. 배의 향기 성분(노말 프로필 아세테이트)보다 바나나 향기 성분(이소아밀 아세테이트)에 탄소(C)가 두 개 더 많다. 이 작은 차이 때문에 후각수용체가 배와 바나나의 향을 서로 다르게 인식할 수 있다는 것이다. 합성 향료에선 이 이론이 맞아 떨어지지 않는 경우가 종종 있다. 1996년 영국 런던대 루카 투린 박사는 특정 화학물질에서 수소 하나를 동위원소인 중수소로 바꾸면 구조는 같지만 같은 시간 동안 진동하는 횟수가 바뀌어 냄새가 완전히 달라진다고 주장했다. 현재 ‘대세’는 구조이론 쪽으로 기울고 있다. 구조이론을 지지하는 미국 컬럼비아대 리처드 액설 교수와 프레드허친슨 암센터 린다 벅 박사의 2004년 노벨생리의학상 수상도 이런 경향에 한몫을 했다. 하지만 비슷한 구조의 화학물질을 진동수만 바꿔 다른 인공향료를 만들 수 있다는 가능성 때문에 진동이론도 여전히 뇌과학자들의 관심을 받고 있다.

형태로 향료 인식 가능하다는 기작의 설명의 어려움
- Some molecules with similar shapes had very different smells
- Some similar smells came from molecules with different shapes
- Stereoisomers : smell different, different olfactory receptors activated



















  그 긴 세월동안 화학물질을 감지하는 후각세포와 수용체 단백질의 기본구조는 거의 변하지 않았습니다. 나방의 더듬이에 있는 후각세포는 오징어의 후각세포가 일치하고 내 코 안에 있는 후각세포와도 생김새가 다르지 않습니다.
코의 내부구조는 사람들 간에도 별 차이가 없습니다. 콧구멍은 비강(鼻腔) 으로 이어지는데, 두 개의 비강은 콧구멍과 마찬가지로 격벽으로 서로 분리되어 있습니다. 이 두 개의 비강은 두개골 안에서 대뇌가 차지하는 것과 맞먹는, 놀랄 정도로 넓은 공간을 차지하고 있습니다. 위쪽에 있는 방 천장에 우표 한 장 넓이의 조직들이 있는데 이 부분에 수백만 개의 후각 수용체 세포가 포진해 있으며, 여기에서 냄새가 모아집니다. 후각 작용의 비밀은 냄새를 수용하는 분자(수용체 단백질)의 세부구조에 있습니다. 시각의 수용체 단백질이 일찍 발견되고 많은 연구가 수행되어 온 반면에 후각 수용체 단백질과 이를 만드는 유전자의 정체가 밝혀지기 시작된 것은 최근의 일입니다. 쥐의 경우 놀랍게도 모두 조금씩 다르면서도 전체적으로 밀접하게 관련되어 있는 약 1000여개의 유전자를 찾을 수 있었습니다. 이 유전자들이 만들어내는 후각 수용체 단백질들은 그 구조가 거의 유사하며 또한 시각 수용체 단백질(로돕신)의 구조와도 크게 다르지 않습니다. 심지어 세포 내에서 신경세포를 자극할 화학 물질을 생성해내는 기작까지 똑같습니다. 시각세포가 물리적 신호(빛)를 화학적 신호로 변화시키는 반면 후각세포는 다가오는 화학적 신호를 바로 포착하는 점이 다를 뿐입니다. 빛 수용체 단백질처럼 후각 수용체 단백질도 자신에게 도달한 냄새 분자를 받아들인 뒤 전기적 신호를 뇌의 정해진 영역으로 보냅니다. 사람의 경우 300-400 종류의 서로 다른 후각수용체 단백질이 만들어집니다. 그런데 사람이 맡을 수 있는 냄새의 종류는 약 10,000여 가지라고 하니 이는 곧 인간이 인식하는 냄새가 복합적일 뿐 아니라, 각각의 수용체가 여러 종류의 냄새 분자와 결합을 하고, 또한 냄새 분자들 역시 여러 개의 수용체와 반응을 일으킨다는 것을 의미한다고 볼 수 있습니다. 물론, 수백만 가지가 넘는 냄새를 구별하는 토끼에 비하면 정말 보잘 것 없는 수이지만 말입니다.


 


페이스북       방명록      수정 2014-06-20 / 등록 2010-09-12 / 조회 : 19319 (160)



우리의 건강을 해치는 불량지식이 없는 아름다운 세상을 꿈꾸며 ...  2009.12  최낙언