Storyboard

A quimiorrecepção (olfato, paladar, quimiotaxia) é baseada na detecção de moléculas únicas ou pequenos grupos de moléculas. O processo começa com o transporte das moléculas da fonte para o receptor: no ar (D 10 m²/s) a difusão livre é lenta (horas para atravessar 1 metro), mas a convecção (Pe = uL/D >> 1) transporta as moléculas muito mais rapidamente, formando plumas de odor que os animais rastreiam ativamente.

A cinética de ligação receptor-ligante segue o modelo de Hill: = [L]^n/(K_d^n + [L]^n). Quando n = 1 (não cooperativo, Langmuir) a curva é hiperbólica; para n > 1 (cooperativa, como na hemoglobina) a curva é sigmoidal com uma resposta mais acentuada perto de K_d. O sistema olfativo humano possui K_d típico de 10 10 M, tornando-o extraordinariamente sensível.

O limite de detecção N_min C_threshold · V · N_A quantifica o número mínimo de moléculas necessárias para ativar o receptor: em receptores olfativos de insetos, N_min pode ser tão baixo quanto 110 moléculas de feromônios. O sistema olfativo da mariposa pode detectar feromônios sexuais em concentrações de 10¹ M, equivalente a 6 moléculas por cm³ de ar.

O gradiente de concentração C/L_sensor é o sinal para quimiotaxia: as bactérias E. coli detectam C/C 0,001 entre seus extremos (L 2 m), o que requer a detecção de diferenças de concentração de 1 em 1000 entre a cabeça e a cauda. Este gradiente espacial direciona o movimento para concentrações mais altas (atraentes) ou concentrações mais baixas (repelentes). Nos mamíferos, os neurônios do bulbo olfatório combinam sinais de milhares de receptores para detectar gradientes espaciais de odor.

O número de Péclet Pe = uL/D compara advecção com difusão: Pe >> 1 significa que o transporte convectivo domina (a corrente ar/água carrega o odor); Pe << 1 significa que a difusão domina. Antenas borboleta (L 1 mm, u 0,1 m/s, D 10 m²/s) possuem Pe 10, no regime em que ambos os mecanismos importam e a geometria da antena (pectinada para maior área superficial) maximiza a captura molecular.

>Modelo

ID:('ky', 577)

Descrição

ID:(0, 577)