探索嗅觉的奥秘

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1、探索嗅觉的奥秘主讲人：贺旭、李欢乐小组成员：伍文韬、李怡婷、苏维磊、李欢乐、贺旭2004年诺贝尔生理学和医学奖颁发给两位美国科学家理查德·阿克塞尔(RichardAxel)和琳达·巴克(LindaBuck),以表彰他们在人体气味受体和嗅觉系统的结构研究中作出的杰出贡献.理查德·阿克塞尔1946年生于美国纽约，1970年取得美国约翰·霍普金斯大学医学博士学位，现就职于美国哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所，任生物化学、分子生物物理学和病理学教授。琳达·巴克1947年生于美国西雅图，1980年在得克萨斯大学西南医学中心取得免疫学博士学位。巴克现任职于美国西雅图的弗雷德·哈

2、钦森癌症研究中心，她是美国国家科学院院士，并且是历史上第七位获得诺贝尔医学奖的女性。主要成就发现了气味受体以及编码气味受体的约含1000个基因的超家族并在分子水平阐明了嗅觉机制。揭示了人类嗅觉系统的奥秘，告诉世界“我们是如何能够辨认和记得１万种左右的气味”的。嗅觉体验嗅觉神经细胞支持细胞基底细胞嗅上皮研究背景气味分子结合表面特异受体G蛋白激活腺苷酸环化酶活性增强cAMP含量环腺苷酸门控通道打开钠离子内流膜电位改变实验过程234作出假设验证假设得到结论1提出问题提出问题嗅觉系统如何辨别众多气味的？如何从分子水平解释嗅觉机制？作出假设1.气味受体可能属于受体蛋白超家族，通

3、过G蛋白偶联受体进行细胞内信号转导2.气味分子结构多样性表明气味受体本身存在显著差异，因此可能由多基因家族编码3.气味受体的表达局限于嗅上皮技术路线从老鼠嗅上皮细胞提取RNA反转录得到cDNAPCR，酶切验证从cDNA中筛选出可能的超基因家族成员验证测序Northern杂交分析氨基酸序列Southern杂交PCR、酶切电泳检测A图中PCR引物为GPCR家族跨膜结构域2和7所含保守序列B图将A图大小合适的片段用Hinfl酶切所得32P-labeledmixtureofsegmentsofsevendivergentcDNAclonesNorthern杂交cDNA编码的含

4、有七次跨膜结构域蛋白（白色表示同源性大于60%，黑色表示可变氨基酸残基）（将老鼠肝脏DNA用EcoRI(A)orHindlll(B)进行酶切，用已经克隆的部分cDNA为探针进行Southern杂交）显示出基因家族约有100至几百个基因，而且可以再分为亚族（后来共发现1000多种）Southern杂交A图为根据我们克隆的cDNA预测的第五个跨膜结构域氨基酸序列根据同源性又可以将其分为B、C、D不同亚家族研究结论1、嗅觉受体由一个约含1000个基因的多基因家族编码2、该基因家族是一个新的、数量庞大的G蛋白偶联受体家族3、该基因家族仅表达于嗅上皮新的疑问？气味受体是如何在嗅

5、觉神经细胞上选择性表达的？大脑如何辨别不同气味？阿克塞尔和巴克在1991年有关嗅觉受体研究上的重大发现使得这一研究方向吸引了大量科研工作者。为嗅觉机制的阐明起到奠基作用。此后,他们又对嗅觉系统进行独立研究并为阐明嗅觉机制做出了新的贡献。嗅觉系统中的深化研究阿克塞尔和巴克在后续试验中发现：每个嗅觉神经细胞只表达一种气味受体，每一个嗅神经细胞只对一种或两种特殊的气味起反应。表达相同气味受体的嗅神经细胞的轴突汇集于嗅球中特异的嗅小球特异的嗅小球激活特异的僧帽细胞僧帽细胞将信号传递到大脑的几个部位1000种基因编码1000种气味受体但是人类能识别约10000种气味为什么？大脑

6、辨别不同气味的机制目录应用成功因素启发嗅觉系统原理的应用阿克塞尔和巴克所发现的嗅觉系统的一般性原理似乎也可以应用到其他感觉系统。比如另外一种用于传递信息的“气味”——信息素(pheromones)。一些研究表明，在啮齿类动物中存在“一见钟情”的信息素。但是我们还不知道，人类是否也有类似作用的信息素。嗅觉研究在商业上的应用老鼠被训练搜寻地震后被埋在废墟下的人们。老鼠嗅觉灵敏，利用嗅觉原理经过数月训练记住人类的气味后，科学家在它脑内植入电极，并与电子发报机相连。当它们被派往废墟现场，嗅到“目标”的气味之后，脑电波波动图形显示“啊哈……找到了”。此时，技术人员可通过设备确定

7、小老鼠的位置，同时也就能知道被困人员的下落。另外，日本研究人员正研究一种气味枪，可以用在商场等地。当顾客从面包房前走过时，摄像头会指挥气味枪喷出面包香味，以此来吸引顾客。美国洛克菲勒大学的研究人员发现，蚊子的嗅觉依赖于Or83b号基因，如果采用化学方法使该基因功能失效，蚊虫就难以找到猎物———人了。成功因素客观分子生物学重大突破巨额的经费支持其他学科的发展主观导师的支持科研敏感性博大胸怀自身因素创新思维实事求是多学科交叉背景问题的提出问题提出1000个基因的发现蛋白质是怎么排列的气味分子和受体蛋白的结合相关事件2008年3月6日，2004年诺贝尔生理