TERMOCETTORI: NELL'UOMO, NEGLI ANIMALI, NELLE PIANTE - BIOLOGIA - 2025

I termocettori sono quei recettori che possiedono molti organismi viventi che percepiscono i termini degli stimoli intorno. Non sono solo tipici degli animali, perché le piante devono anche registrare le condizioni ambientali che le circondano.

La rilevazione o percezione della temperatura è una delle funzioni sensoriali più importanti ed è spesso essenziale per la sopravvivenza delle specie, poiché consente loro di rispondere agli sbalzi termici tipici dell'ambiente in cui si sviluppano.

Crotalus willardi, con uno dei due caratteristici fosse cranici (termocettori) visibili tra il naso e l'occhio. Robert S. Simmons.

Il suo studio comprende una parte importante della fisiologia sensoriale e, negli animali, è iniziato intorno all'anno 1882, grazie ad esperimenti che sono stati in grado di associare le sensazioni termiche alla stimolazione localizzata di siti sensibili sulla pelle umana.

Nell'uomo ci sono termocettori abbastanza specifici rispetto agli stimoli termici, ma ce ne sono anche altri che rispondono sia a stimoli “freddi” che “caldi”, nonché ad alcune sostanze chimiche come la capsaicina e il mentolo (che producono stimoli simili). sensazioni di caldo e freddo).

In molti animali, i termocettori rispondono anche a stimoli meccanici e alcune specie li usano per procurarsi il cibo.

Per le piante, la presenza di proteine ​​note come fitocromi è essenziale per la percezione termica e le risposte di crescita ad essa associate.

Termocettori nell'uomo

Gli esseri umani, come altri animali mammiferi, possiedono una serie di recettori che consentono loro di relazionarsi meglio con l'ambiente attraverso quelli che sono stati chiamati i "sensi speciali".

Questi "recettori" non sono altro che le porzioni finali dei dendriti incaricati di percepire i diversi stimoli ambientali e di trasmettere tali informazioni sensoriali al sistema nervoso centrale (porzioni "libere" dei nervi sensoriali).

4 modelli per la struttura del sistema sensoriale negli esseri umani (Fonte: Shigeru23 tramite Wikimedia Commons)

Questi recettori sono classificati, a seconda della fonte dello stimolo, come esterocettori, propriocettori e interocettori.

Gli esterocettori sono più vicini alla superficie del corpo e "percepiscono" l'ambiente circostante. Ne esistono di diversi tipi: quelli che percepiscono la temperatura, il tatto, la pressione, il dolore, la luce e il suono, il gusto e l'olfatto, per esempio.

I propriocettori sono specializzati nella trasmissione di stimoli legati allo spazio e al movimento verso il sistema nervoso centrale, mentre gli interocettori sono incaricati di inviare segnali sensoriali che vengono generati all'interno degli organi del corpo.

Exteroceptors

In questo gruppo ci sono tre tipi di recettori speciali noti come meccanocettori, termocettori e nocicettori, in grado di reagire rispettivamente al tatto, alla temperatura e al dolore.

Nell'uomo, i termocettori hanno la capacità di rispondere a differenze di temperatura di 2 ° C e sono sottoclassificati in recettori del calore, recettori del freddo e nocicettori sensibili alla temperatura.

- I recettori del calore non sono stati identificati correttamente, ma si ritiene che corrispondano a terminazioni di fibre nervose "nude" (non mielinizzate) in grado di rispondere all'aumento della temperatura.

- I termocettori freddi derivano dalle terminazioni nervose mieliniche che si ramificano e si trovano principalmente nell'epidermide.

- I nocicettori sono specializzati nella risposta al dolore dovuto a stress meccanici, termici e chimici; Queste sono terminazioni di fibre nervose mielinizzate che sono ramificate nell'epidermide.

Termocettori negli animali

Gli animali, così come gli esseri umani, dipendono anche da diversi tipi di recettori per percepire l'ambiente che li circonda. La differenza tra i termocettori dell'uomo rispetto a quelli di alcuni animali è che gli animali hanno spesso recettori che rispondono a stimoli sia termici che meccanici.

È il caso di alcuni recettori sulla pelle di pesci e anfibi, di alcuni felini e scimmie, che sono in grado di rispondere allo stesso modo alla stimolazione meccanica e termica (dovuta alle alte o alle basse temperature).

Negli animali invertebrati è stata anche dimostrata sperimentalmente la possibile esistenza di recettori termici, tuttavia non è sempre facile separare una semplice risposta fisiologica ad un effetto termico dalla risposta generata da uno specifico recettore.

Nello specifico, la "prova" indica che molti insetti e alcuni crostacei percepiscono variazioni termiche nel loro ambiente. Le sanguisughe hanno anche meccanismi speciali per rilevare la presenza di ospiti a sangue caldo e sono gli unici invertebrati non artropodi in cui ciò è stato dimostrato.

Allo stesso modo, diversi autori sottolineano la possibilità che alcuni ectoparassiti di animali a sangue caldo possano rilevare la presenza dei loro ospiti nelle vicinanze, sebbene questo non sia stato molto studiato.

Nei vertebrati come alcune specie di serpenti e certi pipistrelli succhiatori di sangue (che si nutrono di sangue) sono presenti recettori infrarossi in grado di rispondere agli stimoli termici “infrarossi” emessi dalla loro preda a sangue caldo.

Fotografia di un pipistrello succhiatore di sangue ("vampiro") (Fonte: Ltshears tramite Wikimedia Commons)

I pipistrelli "vampiri" li hanno in faccia e li aiutano a determinare la presenza degli ungulati che servono da cibo, mentre i boa "primitivi" e alcune specie di crotalin velenosi li hanno sulla loro pelle e queste sono terminazioni nervose libere che si ramificano.

Come funzionano?

I termocettori funzionano più o meno allo stesso modo in tutti gli animali e lo fanno essenzialmente per dire all'organismo di cui fanno parte qual è la temperatura circostante.

Come discusso, questi recettori sono in realtà terminali nervosi (le estremità dei neuroni collegati al sistema nervoso). I segnali elettrici generati in questi ultimi solo pochi millisecondi e la loro frequenza è fortemente dipendente dalla temperatura ambiente e dall'esposizione a sbalzi di temperatura.

In condizioni di temperatura costante, i termocettori della pelle sono costantemente attivi, inviando segnali al cervello per generare le risposte fisiologiche necessarie. Quando viene ricevuto un nuovo stimolo, viene generato un nuovo segnale, che può durare o meno, a seconda della sua durata.

Canali ionici sensibili al calore

La percezione termica inizia con l'attivazione dei termocettori nelle terminazioni nervose dei nervi periferici nella pelle dei mammiferi. Lo stimolo termico attiva i canali ionici dipendenti dalla temperatura nei terminali degli assoni, che è essenziale per la percezione e la trasmissione dello stimolo.

Questi canali ionici sono proteine ​​che appartengono a una famiglia di canali noti come "canali ionici sensibili al calore" e la loro scoperta ha permesso di delucidare più in profondità il meccanismo della percezione termica.

Identità molecolare dei nervi che rispondono al freddo o al calore a seconda dell'espressione dei canali ionici sensibili al calore (Fonte: David D. McKemy tramite Wikimedia Commons)

Il suo compito è regolare il flusso di ioni come calcio, sodio e potassio, da e verso i recettori termici, portando alla formazione di un potenziale d'azione che si traduce in un impulso nervoso al cervello.

Termocettori nelle piante

Per gli impianti è inoltre fondamentale poter rilevare eventuali sbalzi termici che si verificano nell'ambiente ed emettere una risposta.

Alcune ricerche sulla percezione termica nelle piante hanno rivelato che spesso dipende da proteine ​​chiamate fitocromi, che partecipano anche al controllo di molteplici processi fisiologici nelle piante superiori, tra cui la germinazione e lo sviluppo delle piantine, fioritura, ecc.

I fitocromi svolgono un ruolo importante nel determinare il tipo di radiazioni a cui le piante sono soggette e sono in grado di agire come "interruttori" molecolari che si accendono sotto la luce diretta (con un'alta percentuale di luce rossa e blu), o che si spengono all'ombra (alta percentuale di radiazioni "rosso lontano").

Rappresentazione schematica di un fitocromo attivo (Pr) e inattivo (Pfr) (Fonte: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de tramite Wikimedia Commons)

L'attivazione di alcuni fitocromi favorisce la crescita “compatta” e inibisce l'allungamento agendo come fattori di trascrizione per i geni coinvolti in questi processi.

Tuttavia, è stato dimostrato che, in alcuni casi, l'attivazione o l'inattivazione dei fitocromi può essere indipendente dalla radiazione (luce rossa o rossa lontana), nota come "reazione di reversione oscura", la cui velocità apparentemente dipende da temperatura.

Le alte temperature favoriscono la rapida inattivazione di alcuni fitocromi, facendoli smettere di funzionare come fattori di trascrizione, favorendo la crescita per allungamento.

Riferimenti

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