人类嗅觉器官工作原

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1、人类嗅觉器官工作原理OdorantReceptorsAndTheOragnizationOfTheOlfactorySystem2004年诺贝尔生理学或医学奖2004年10月4日，诺贝尔基金会宣布把本年度的诺贝尔生理学或医学奖颁发给美国科学家RichardAxel理查德·阿克塞尔和LindaB.Buck琳达·巴克，以表彰他们在研究人类嗅觉方面的贡献。两位科学家的主要成就在于他们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。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2004RichardAxel1/2oftheprizeUSAHo

2、wardHughesMedicalInstitute,ColumbiaUniversity,HammerHealthSciencesCenterNewYork,NY,USAb.1946LindaB.Buck1/2oftheprizeUSAFredHutchinsonCancerResearchCenterSeattle,WA,USAb.1947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

3、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。气味——也就是嗅觉，与视觉、听觉、味觉、触觉一起，构成了我们的5种主要的感知外部世界的方式。嗅觉往往让人留下深刻的印象：独特的花香会唤起一个人久远的美好回忆，但一种难闻的气味也会让人对某种食物避之唯恐不及。嗅觉不仅让人的感受更加细致入微，而且对很多动物感知周围环境、以至于更好地生存也起着重要作用。那么嗅觉是怎样产生的呢?人类对气味问题的思索至少可以追溯到公元前4世纪的古希腊时代。当时著名的学者亚里士多德认为，气味是有气味的物质发出的辐射。而另一位希腊学者伊

4、壁鸠鲁，则在德谟克利特原子论的基础上来解释嗅觉。他认为是不同形状的原子让鼻子感觉到不同的味道。他曾经天真地设想，引起甜味嗅觉的是光滑、圆圆的原子，而酸味则是由尖的原子产生的。后来的研究表明，不同的气味确实是由不同结构的物质引起的，但是并不是什么圆的或者尖的“原子”。后来,苏格兰的科学家蒙克里夫于1949年提出了一种气体立体化学理论,认为气体分子的形状如同我们常见的物体那样,多种多样,千姿百态,有球形、船形、椅形等。气体立体化学理论认为，在人和动物的鼻子总有感觉灵敏的鼻窦，在鼻窦的细胞中有专门接受外界气体分子的受体，它也是一种分子。当外界气体分子和鼻窦受体分子像模具和模型一样相互吻合并发生生理

5、反应时，产生的信号便刺激大脑，就可以使人闻到气味。如果外界气味分子和鼻窦受体分子不吻合、不反应，人就闻不到气味。再后来，美国的阿尔莫对此理论提出了一个较为完整的嗅觉化学机制，但两者大同小异，观点基本相同。不过，这种理论也遇到了一些新的挑战。例如，有的物质化学结构虽不同，却有相同气味；也有一种物质同时具有两种气味……这些问题用上述理论都难以解释，因此上述理论也不是很完善。但人们对嗅觉的认识却已在步步深入。对于嗅觉产生机理这一难解的迷题,终于由2004年度诺贝尔生理学或医学奖获奖者、美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克，通过他们自己开拓性的工作找到了解开这一谜底的钥匙。两位科学家于1991年发

6、表了有关这一课题的基础论文，介绍了气味受体基因大家族。后来，两人又各自独立工作，更加深入地阐明了整个嗅觉系统的工作原理。嗅觉受体的激发过程嗅觉受体属于G蛋白偶联受体(Gprotein-coupledreceptors,GPCR),是一种细胞表面受体.每个嗅觉受体都是一条跨膜7次的多肽链。多肽链创建了一种粘合球囊，气味物质可以粘附在上面。一旦嗅觉受体与特定的气味分子结合，它们的构型就会发生变化，进而引起另一种蛋白质——G蛋白质（Gprotein)——也发生变化。G蛋白又转而刺激环磷酸腺苷(cyclicAMP,cAMP)的形成。cAMP是一种信使分子，可激活离子通道(ionchannels)，让

7、其开通，然后使细胞被激活。最终的结果是引发一次神经冲动——一个脉冲电信号被送到了嗅球（olfactorybulb)。Axel和Buck的答案阿克塞尔、巴克和他的同事们开始研究嗅觉神经细胞的蛋白质受体，但是他们并没有直接研究蛋白质，而是转而研究基因。基因是组成我们身体的蛋白质的“图纸”。通常一个基因负责制造一种蛋白质。既然在嗅觉神经细胞的细胞膜上有蛋白质，那么就一定有对应的基因。通过基因克隆的方法。阿克塞尔找到