سوال ۱۴۸ کنکور ارشد مهندسی مکانیک ۱۴۰۵

مکانیزم انتقال حسی چشایی (گوارشی)

در یک سلول گیرندهٔ چشایی، غشای در حال استراحت قطبیده است (داخل، منفی). یک محرک چشایی یک پتانسیل گیرنده ایجاد می‌کند: این محرک باید سلول را دپلاریزه کند تا کانال‌های $Ca^{2+}$ وابسته به ولتاژ باز شوند و سیگنال ناقل عصبی/ATP به عصب آوران چشایی فرستاده شود. چهار حالت پایهٔ چشایی از مسیرهای متفاوتی به این دپلاریزاسیون می‌رسند:

چرا پاسخ $H^{+}$ (هیدروژن) است

صورت مسئله یک قید بسیار خاص را تعیین می‌کند: یونی که سلول را دپلاریزه می‌کند بدون آنکه وارد آن شود یا از آن خارج گردد. با مرتب‌کردن گزینه‌ها بر اساس نحوهٔ عملکردشان:

• سدیم ($Na^{+}$) — مزهٔ شور؛ فقط با ورود به سلول (جریان رو به داخل از طریق ENaC) دپلاریزه می‌کند. رد می‌شود.
• پتاسیم ($K^{+}$) — پتانسیل استراحت با خروج $K^{+}$ از سلول تعیین می‌شود؛ هر نقش دپلاریزه‌کننده نیز مستلزم شار (شارش) است. رد می‌شود.
• کلسیم ($Ca^{2+}$) — فقط با ورود از طریق کانال‌های وابسته به ولتاژ دپلاریزه می‌کند/رهایش را آغاز می‌کند. رد می‌شود.
• هیدروژن ($H^{+}$) — پروتون یک محرک ترش (اسیدی) کانال‌های $K^{+}$ حساس به پروتون (نشتی / یکسوکنندهٔ داخلی) را از سطح بیرونی غشا مسدود می‌کند. بستن این کانال‌های $K^{+}$ جریان رو به بیرون $K^{+}$ را کاهش می‌دهد، بنابراین پتانسیل غشا افزایش می‌یابد و سلول دپلاریزه می‌شود — که به‌جای جابه‌جایی خالص یون در عرض غشا، از طریق مسدودکردن کانال‌ها حاصل می‌شود.

بنابراین تنها یونی که می‌تواند بدون عبور از غشا موجب دپلاریزاسیون شود، $H^{+}$ است.

$\text{sour } (H^{+}) \;\Rightarrow\; \text{block of } K^{+} \text{ channels} \;\Rightarrow\; \downarrow I_{K} \;\Rightarrow\; \text{depolarization}$

پاسخ: گزینهٔ ۳ — هیدروژن.

نکتهٔ کنکوری: هر یون چشایی را به مکانیزم آن ربط دهید، نه فقط به نامش. $Na^{+}$/$Ca^{2+}$ با ورود دپلاریزه می‌کنند، $K^{+}$ با خروج عمل می‌کند؛ تنها پروتون ترش $H^{+}$ با مسدودکردن کانال‌های $K^{+}$ روی غشا دپلاریزه می‌کند — تنها مسیری که در آن هیچ شار خالصی از آن یون در عرض غشا وجود ندارد.