素材：温度感知－辣椒素受体.docx

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1、温度感知辣椒素受体据诺贝尔奖官网消息，北京时间4日下午，2021年诺贝尔生理学或医学奖率先揭晓，美国科学家大卫朱利叶斯(David Julius)和阿登帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)因在“发现温度和触觉感受器”方面的贡献获奖。大卫朱利叶斯利用辣椒素(一种来自辣椒的刺激性化合物，可引起灼热感)来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器（温度感知）。阿登帕塔普蒂安使用压敏细胞发现了一类新型传感器，可以对皮肤和内部器官中的机械刺激做出反应（触觉感知）。这些突破性发现启动了密集的研究活动，使得我们对神经系统如何感知热、冷和机械刺激的理解迅速增加。那么，辣椒素受体被激活会对人体产生什么反应

2、？试题解析试题1：-氨基丁酸和某种局部麻醉药在神经兴奋传递过程中的作用机理如下图1所示。此种局麻药单独使用时不能通过细胞膜，如与辣椒素同时注射才会发生如图2所示效果。下列分析错误的是（）A.-氨基丁酸与突触后膜的受体结合，膜外由正电位变为负电位，膜内由负电位变为正电位B.局麻药作用于突触后膜的Na+通道，阻碍Na+内流，抑制突触后膜产生兴奋C.局麻药和-氨基丁酸的作用效果一致D.局麻药使用过程中，突触后膜上存在辣椒素受体解析：本题考查学生获取信息的能力，考查神经兴奋在突触间传递过程的相关知识，意在考查考生获取信息的能力和运用这些信息，结合所学知识解决相关生物学问题的能力。据图2可知，局麻药与钠

3、离子通道结合，使其关闭，导致钠离子不能进入细胞内，从而抑制突触后膜产生电位变化；根据图1可知，-氨基丁酸与突触后膜的受体结合，使氯离子进入细胞内，导致静息电位加大，不利于产生动作电位；神经细胞兴奋时，膜内外的电位变化过程是膜外由正电位变为负电位，膜内由负电位变为正电位；-氨基丁酸属于神经递质，而局麻药不属于神经递质，但作用效果相同。-氨基丁酸与突触后膜的受体结合，使氯离子进入细胞内，导致静息电位加大，不利于产生动作电位，不会产生动作电位，A错误；据图2知，局部麻醉药单独使用时，突触后膜的Na+通道未打开，阻碍Na+内流，抑制突触后膜产生兴奋，B正确；分析可知局麻药和-氨基丁酸的作用效果相同，但

4、作用机理不同，C正确；题目中信息“局麻药单独使用时不能通过细胞膜，如与辣椒素同时注射才会发生如图2所示效果”，说明局麻药使用过程中，突触后膜上存在辣椒素受体，D正确。故答案为A。试题2：人接触辣椒后，往往产生“热辣辣”或“烫口”的感觉，即把辣椒刺激和热刺激产生的感觉等同起来。在口腔或皮肤感觉的神经末梢中，存在对辣椒素敏感的受体-香草酸受体，它们能被辣椒素或较高温度刺激激活。请分析回答：（1）吃辣椒后，辣椒素会与 结合，使感受器产生兴奋，该兴奋在神经纤维上以 形式传导。当兴奋传至 使人产生热痛的感觉，此时如果喝热饮会 （加重，减轻）疼痛。（2）夏季吃辣味火锅时人们会大汗淋漓同时面部发红，原因是在

5、下丘脑参与下汗腺分泌加强，皮肤毛细血管舒张以增加 。此时人们常采取的应对措施是吹低温空调和喝大量冷饮，在低温刺激下人体产生的肾上腺素和激素X增加；大量饮水，激素Y分泌减少。激素X和激素Y的分泌均受下丘脑的调节，如图是下丘脑和垂体示意图，激素X的分泌与下丘脑 （A，B）处细胞有关，激素Y的分泌与下丘脑 （A，B）处细胞有关。以上过程说明，内环境的稳态是 调节的结果。答案：（1）香草酸受体 电信号（神经冲动） 大脑皮层 加重（2）散热 B A 神经和体液解析：本题考查生命活动调节，综合考查体温调节、兴奋传导和水平衡调节等内容。根据题意，在口腔或皮肤的感觉神经末梢中，存在对辣椒素敏感的受体-香草酸受

6、体，所以人吃辣椒后，辣椒素会与香草酸受体结合，进行信息传递。下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，促使垂体分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素随血液运输到甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌，所以甲状腺激素的分泌与图中B有关。下丘脑合成分泌、垂体释放的抗利尿激素增多，促进肾小管和集合管重吸收水，所以抗利尿激素的分泌与图中A有关。（1）吃辣椒后，辣椒素会与香草酸受体结合，使感受器产生兴奋，兴奋在神经纤维上以电信号（局部电流）形式传导，当兴奋传到大脑皮层使人产生热痛的感觉此时喝热饮会加重疼痛。（2）出汗时，人体皮肤血管舒张以增加散热，甲状腺激素能促进细胞代谢，增加产热，所以在低温刺激下，甲状腺激素增多

7、，即激素X是甲状腺激素，水平衡调节的激素是抗利尿激素，即激素Y是抗利尿激素激素X（甲状腺激素）分泌与下丘脑B处细胞有关，激素Y（抗利尿激素）的分泌与下丘脑A处细胞有关。内环境的稳态是神经和体液调节的结果。温度感知辣椒素受体1.2021年诺贝尔生理学或医学奖简介感知外界刺激的分子受体是人类五大感官系统的生物学基础。虽然我们很早就发现了与视觉、嗅觉相关的分子受体，但对于触觉包括人体对温度（冷暖）、机械力（如握手）、伤害性物质（如吃辣椒产生疼痛感）的感知却始终是个谜。1980年代，朱利叶斯开始用当时比较新的方法表达克隆寻找五羟色胺的受体，十几年后，他继续用这一办法寻找辣椒素（辣椒中的一种化合物，可引

8、起灼痛感）的受体，并在1997年找到了一个辣椒素激活的蛋白质分子VR1（属于温度感觉的TRP通道家族），而且发现VR1可被加热所激活，因为辣椒素已知与痛觉通路有关，所以这一工作也揭开了温度感受的机理和痛觉的外周感受的部分机理。辣椒素和VR1受体2.辣椒素受体参与人体哪些生理活动？我们在患有疾病的时候，医生就会叮嘱要忌辛辣食物，不管是感冒发烧、鼻炎哮喘还是肠胃不适、皮炎痘痘都要忌辛辣，为什么医药界会对辛辣食物这么不友好呢？主要是由于我们体内存在的辣椒素受体。辛辣的食物中会含有辣椒素或辣椒素类似物，在进入人体后会与辣椒素受体结合，释放出一系列的炎症递质，导致组织炎症、红肿、哮喘、流鼻涕等，并会将这

9、些伤害性的感觉上传到大脑，导致痛和痒的感受出现。辣椒素受体主要存在于人体的皮肤和内脏的伤害性感觉神经元上，是我们体内的一种神经，有着大量的辣椒素受体，是用来感知外来伤害的。比如局部组织过酸、温度过高、肠道和膀胱压力过大时等有害因素的出现，都会激活辣椒素受体。辣椒素受体激活之后就会释放出一系列的炎症介质，比如P物质（一种神经肽）让我们感觉到疼痛，缓激肽血管扩张，组胺（有机含氮化合物，有神经递质和帮助免疫反应等作用）、5-HT（5-羟色胺，抑制性神经递质）让我们感觉到痒，前列腺素、体内必需脂肪酸白三烯让我们出现皮肤炎症、鼻腔充血和支气管痉挛等。这就是为什么有些湿疹患者洗热水澡就会全身出现疹子、瘙痒

10、加重，因为超过43度辣椒素受体就会被激活，释放大量的炎症递质。这也是为什么长期憋尿会导致膀胱炎症的原因，由于憋尿会让膀胱承受的压力过大，从而激活辣椒素受体，导致大量炎症介质释放。但有些炎症并不是细菌和病毒感染导致的，可能是由于生活习惯不好，导致伤害性神经元感知伤害之后，出现的一系列炎症反应，就是所谓的无菌性炎症。所以不要一出现炎症就吃抗生素，很多炎症都是无菌性的。3.辛辣食物和辣椒素受体有什么关系？我们食用的辛辣食物中，大多都是含有辣椒素及其类物，在辣椒素吸收进入血液之后，就会被带到全身各个组织和器官，比如鼻腔、皮肤、子宫、膀胱、支气管等，在与这些部位的辣椒素受体结合后，就会释放炎症介质，导致不同的临床症状。4.吃辣椒后人为什么反应不一？由于不同的人辣椒素受体的含量也会不一样，有些人低，有些人高，低的人就不容易会出现炎症反应。辣椒素受体的量对同一个人不是一成不变的，受环境、饮食因素和疾病的影响，也会上调表达。这就是为什么在正常情况下吃辛辣食物会没有问题，但有疾病的条件下，辛辣食物可能会加重病情的原因，如湿疹患者不要吃辣，也不要洗超过43度的热水澡。当然，不能吃辣体质也不是天生注定，吃辣是可以训练的，吃久了辣椒，有些部位的辣椒素受体就会失敏，就会越来越能吃辣。