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Lexikon der Neurowissenschaft: chemische Sinne

chemische Sinne [Mehrzahl; von griech. chemeia, chymeia = Chemie], E chemical senses, spezialisierte Strukturen, mit denen Organismen in der Lage sind, mit zum Teil hoher Empfindlichkeit ( siehe Tab. 1 ) auf chemische Stoffe zu reagieren (Chemorezeption). Kenntnisse über die chemischen Sinne der Wirbellosen sind – mit Ausnahme der Insekten – noch relativ gering. Bachplanarien loB. bemerken ausgelegte Futterstücke aus einer Entfernung von ca. 8 cm. Die hierfür verantwortlichen chemosensorischen Zellen befinden sich an den Seitenrändern des Kopfes. Krebstiere besitzen chemosensorische Zellen an den Außengliedern der ersten Antenne, den Mundgliedmaßen und Thorakalbeinen, bei Spinnentieren liegen die chemosensorischen Zellen an den Mundgliedmaßen und in der Mundhöhle. Die Unterteilung der chemischen Sinne in Geruchssinn und Geschmackssinn ( siehe Tab. 2 ) entstammt der menschlichen Erfahrung, gilt aber mit hoher Wahrscheinlichkeit aufgrund anatomischer und physiologischer Kriterien auch für die Wirbeltiere und Insekten. Während die wichtigste Bedeutung des Geschmackssinns, auch als Nahsinn bezeichnet, in der Nahrungsprüfung liegt, hat der Geruchssinn, auch Fernsinn genannt, neben der Nahrungsfindung noch weitere Funktionen erlangt. Mit Hilfe von Duftstoffen werden Geschlechtspartner angelockt (Pheromone, Sexuallockstoffe), Reviere und Futterquellen markiert, eine Kommunikation im Staatenverband sozialer Insekten ermöglicht oder Warnsignale abgegeben. Weiterhin kommt dem Geruchssinn eine Bedeutung bei der Orientierung (Chemotaxis) sowie der Warnung vor schädlichen bzw. giftigen Substanzen oder Gasen zu. Eine spezielle Form der Chemorezeptoren stellen die Sauerstoff-Rezeptoren des Kreislaufsystems der Säugetiere dar. Diese im Glomus caroticum bzw. aorticum gelegenen Rezeptoren reagieren auf eine Änderung des Sauerstoffgehaltes im Blut. Ihre Aktivität wird direkt den atmungs- und kreislaufregulierenden Zentren des Nervensystems zugeleitet und löst dort reflexartig ablaufende Kompensationsreaktionen aus (Atmungsregulation). Kohlendioxid-Rezeptoren sind auf den Antennen von manchen Insekten nachweisbar.

chemische Sinne

Tab. 1: Schwellenkonzentrationen für chemische Sinnesreize

Taxon sensibles Organ Substanz Schwellenkonzentration [mol/l]
Escherichia coli Zellmembran L-Asparaginsäure 4·10-8
D-Glucose 4·10-7
Aplysia sp. (Seehase) Tentakel Asparaginsäure 10-9
Octopus sp. (Krake) Armsaugnapf Säuren, Chinin bis 10-8
Homarus sp. (Hummer) Antenne Prolin 10-7
Apis sp. (Biene) Mundwerkzeuge Saccharose 6·10-2
Pieris brassicae, Larve (Kohlweißling) Antenne Sinigrin 10-5
Anguilla sp. (Aal) Nase α-Ionon 10-15
β-Phenylethylalkohol 2,8·10-19
Ictalurus sp. (Katzenwels) Bartel L-Alanin 10-11
Homo sapiens (Mensch) Zunge Saccharose 10-2
Chininsulfat 8·10-6
Moleküle pro cm3 Luft
Bombyx mori (Seidenspinner) Antenne Sexuallockstoff (Bombykol) 2·102
Apis mellifera (Honigbiene) Antenne Königin-Pheromon 104
α-Ionon 1010
Propionsäure 4,3·1011
Canis lupus (Hund) Nase α-Ionon 3·104
Propionsäure 2,5·105
Diacetyl 103
Buttersäure 9·103
Homo sapiens (Mensch) Nase Propionsäure 2,2·1010
Ethylcapronat 4,0·109
Vanillin 5,0·109
Methylalkohol 1016
sek. Butylmercaptan 107
α-Ionon 8,8·107

chemische Sinne

Tab. 2: chemische Sinne bei Wirbeltieren

Geschmackssinn Geruchssinn
Rezeptoren sekundäre Sinneszellen primäre Sinneszellen
Lage Zunge Nasen- und Rachenraum
wichtigste afferente Hirnnerven VII., IX., X. I.
adäquater Reiz organische oder anorganische Moleküle, meist nicht flüchtig meist organische, flüchtige Moleküle, werden erst in Rezeptornähe in flüssiger Phase gelöst
Reichweite Nahsinn Fernsinn + Nahsinn
unterscheidbare Qualitäten wenig; 4 Grundqualitäten sehr viele, schwer abgrenzbare Qualitätsklassen
absolute Empfindlichkeit relativ gering z.T. sehr hoch
biologische Funktion Nahrungskontrolle; Steuerung der Nahrungsaufnahme und -verarbeitung Umweltkontrolle, Nahrungskontrolle, Nahrungssuche, Kommunikation, Fortpflanzung, Orientierung, Beeinflussung von Emotionen
Lebensdauer der Sinneszellen ca. 2 Wochen ca. 4 Wochen

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