Quimiorreceptores: clasificación y sistemas quimiosensoriales
Un quimiorreceptor es un sensor celular especializado en detectar y convertir señales químicas – provenientes tanto del interior como del exterior del organismo – en señales biológicas que serán interpretadas por el cerebro.
Los quimiorreceptores son los responsables de nuestros sentidos del olfato y del gusto. Estos receptores toman dichas señales químicas y las transforman en una señal para el cerebro.
Del mismo modo, funciones biológicas cruciales, como los latidos del corazón y la respiración, son controladas por quimiorreceptores que detectan moléculas relacionadas con estos procesos, como la cantidad de dióxido de carbono, oxígeno y el pH de la sangre.
La capacidad de percibir señales químicas es ubicua en el reino animal. Particularmente en los humanos, los quimiorreceptores no son tan sensibles como en el resto de los mamíferos. En el curso de la evolución, hemos perdido la capacidad de percibir estímulos químicos relacionados con el olfato y el gusto.
Algunos organismos más simples, que no pertenecen a los metazoos, como bacterias y pequeños protozoarios son capaces de captar estímulos químicos en su medio ambiente.
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Un receptor es una molécula que se encuentra anclada a la membrana plasmática de nuestras células. Tienen la capacidad de reconocer a otras moléculas con una especificidad muy alta. Al reconocer la molécula indicada – llamada ligando – se desencadena una serie de reacciones que llevaran un mensaje concreto al cerebro.
Tenemos la capacidad de percibir nuestro entorno, ya que nuestras células poseen una cantidad significativa de receptores. Podemos oler y saborear los alimentos gracias a los quimiorreceptores localizados en los órganos sensoriales del cuerpo.
Generalmente, los quimiorreceptores se clasifican en cuatro categorías: receptores químicos generales, internos, de contacto y olfatorios. Estos últimos también se conocen como quimiorreceptores de distancia. A continuación describiremos cada tipo:
Estos receptores no poseen la capacidad de discriminar y se les considera relativamente insensibles. Al ser estimulados, producen una serie de respuestas del tipo protector para el organismo.
Por ejemplo, si estimulamos la piel de un animal con algún químico agresivo que pudiese dañarla, la respuesta sería una huida inmediata del lugar e impedir que el estímulo negativo continúe.
Como su nombre lo indica, se encargan de responder a los estímulos que ocurren en el interior del cuerpo.
Por ejemplo, existen receptores específicos para tantear la concentración de glucosa en la sangre, receptores en el interior del aparato digestivo de los animales y receptores ubicados en el cuerpo carotídeo que responden a la concentración de oxígeno en la sangre.
Los receptores de contacto responden a químicos que se encuentran muy cercanos al organismo. Se caracterizan por presentar umbrales altos y sus ligandos son moléculas en solución.
Según las evidencias, estos parecieran haber sido los primeros receptores en aparecer en el devenir evolutivo, y son los únicos quimiorreceptores que presentan los animales más simples.
Están relacionados con el comportamiento de alimentación de los animales. Por ejemplo, los más conocidos con los receptores asociados al sentido del gusto en los vertebrados. Se ubican principalmente en la zona bucal, ya que es la región de recepción de los alimentos.
Estos receptores pueden discernir entre la calidad aparente del alimento, produciendo reacciones de aceptación o de rechazo.
Los receptores del olfato son los más sensibles a los estímulos y pueden responder a sustancias que se encuentran a cierta distancia.
En los animales que viven en ambientes aéreos, la distinción entre los receptores de contacto y a distancia es fácil de ver. Los químicos que se transmiten mediante el aire son los que logran estimular a los receptores olfatorios, mientras que los químicos disueltos en líquidos estimulan a los de contacto.
Sin embargo, el límite entre ambos receptores pareciera ser difuso, ya que existen sustancias que estimulan a los receptores a distancia y deben estar disueltos en una fase líquida.
Los límites se ven aún más indefinidos en los animales que viven en ecosistemas acuáticos. En estos casos, todos los químicos estarán disueltos en un medio acuoso. No obstante, la diferenciación de receptores sigue siendo útil, ya que estos organismos responden de manera diferencial a los estímulos cercanos o lejanos.
En la mayoría de los mamíferos existen tres sistemas quimiosensoriales separados, cada uno dedicado a la detección de un grupo particular de químicos.
El epitelio olfativo está formado por una capa densa de neuronas sensoriales ubicadas en la cavidad nasal. Acá encontramos cerca de mil receptores olfativos diferentes que interactúan con la amplia diversidad de sustancias volátiles presentes en el ambiente.
Los químicos no volátiles son percibidos de otra manera. El sentido de percepción de los alimentos consta de cuatro o cinco cualidades gustativas. Estas “cualidades” son comúnmente llamadas sabores, e incluyen dulce, salado, ácido, amargo y umami. Este último no es muy popular y está relacionado con el sabor del glutamato.
Los sabores dulces y umami – correspondientes a los azúcares y a los aminoácidos – son asociados con aspectos nutricionales de los alimentos, mientras que los sabores ácidos son asociados a conductas de rechazo, ya que la mayoría de los compuestos con este sabor son tóxicos para los mamíferos.
Las células encargadas de percibir estos estímulos, se encuentran asociadas en las papilas gustativas – en los humanos se ubican en la lengua y en la parte posterior de la boca. Las papilas gustativas contienen de 50 a 120 células relacionados con el gusto.
El órgano vomeronasal es el tercer sistema quimiosensorial y está especializado en la detección de las feromonas – sin embargo, no todas las feromonas son detectadas por medio de este sistema.
El órgano vomeronasal tiene cualidades que recuerdan tanto al sentido del gusto como del olfato.
Anatómicamente, es similar al olfato, ya que posee las células que expresan los receptores son neuronas y se proyectan directamente hasta el cerebro. En contraste, las células que poseen los receptores de la lengua no son neuronas.
Sin embargo, el órgano vomeronasal percibe químicos no volátiles por medio de contacto directo, de la misma manera en que percibimos el sabor de los alimentos por medio del sistema del gusto.
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