20.9: 미각 생리학

짠맛에 대한 인식은 구강 타액 내의 나트륨 이온(Na^+)에 의해 촉진됩니다. 염분을 섭취하면 소금 결정이 분해되어 구성 성분인 Na^+와 Cl^- 이온이 방출됩니다. 이러한 이온은 이후 구강에 존재하는 타액에 용해됩니다. 미각 세포의 외부 환경에서는 Na^+ 농도가 상승하여 강력한 농도 구배가 형성됩니다. 이 구배는 Na^+ 이온이 세포로 확산되는 것을 촉진합니다. Na^+의 유입은 세포막 탈분극 현상을 유발하고 결과적으로 수용체 전위를 유발합니다.

신맛에 대한 인식은 수소이온 농도의 검출과 관련이 있습니다. 염분을 유발하는 나트륨 이온의 역할과 유사하게, 수소 이온은 세포막에 침투하여 탈분극을 초래합니다. 신맛은 식용 식품에 존재하는 산에 대한 촉각 반응입니다. 타액 pH 감소에 상응하는 타액 내 수소 이온 농도 증가는 미각 세포 내에서 등급화된 전위를 유도합니다. 예를 들어, 구연산이 함유된 오렌지 주스는 pH 값이 약 3에 가깝기 때문에 신맛을 나타냅니다. 그러나 고유한 신맛을 가리기 위해 종종 단맛을 냅니다.

짠맛과 신맛은 Na^+와 H^+와 같은 양이온에 의해 유발됩니다. 나머지 맛은 음식 분자가 특정 수용체 유형인 G 단백질 결합 수용체와 접촉하여 발생합니다. 이 상호 작용은 G 단백질 신호 전달 경로를 활성화하여 미각 세포의 탈분극을 초래합니다. 단맛은 미각 세포가 타액에 용해된 포도당 분자를 감지할 때 감지됩니다. 그러나 과당과 같은 다른 단당류와 아스파탐, 사카린, 수크랄로스를 포함한 인공 감미료도 단맛 수용체를 자극합니다. 이들 화합물 각각은 G 단백질 결합 수용체에 대해 서로 다른 결합 친화력을 갖고 있으며, 이로 인해 일부 화합물은 포도당보다 더 단맛이 나는 것으로 인식될 수 있습니다.

단맛과 유사한 쓴 맛 감각은 음식 분자가 G 단백질 결합 수용체에 부착될 때 촉발됩니다. 그러나 기본 메커니즘은 쓴 맛이 나는 화합물의 광범위한 스펙트럼으로 인해 크게 다릅니다. 이러한 물질 중 일부는 미각 세포를 탈분극 또는 과분극시키는 반면, 다른 물질은 이들 세포 내에서 G 단백질 활성화를 조절합니다. 유도된 특정 반응은 수용체 결합 화합물의 분자 구성에 따라 달라집니다. 쓴맛이 나는 화합물의 대표적인 종류는 커피, 홉, 탄닌, 차와 같은 식물 제품과 아스피린과 같은 약물에서 어디서나 발견되는 질소가 풍부한 물질인 알칼로이드로 대표됩니다. 이러한 독성 알칼로이드는 식물을 미생물 침입에 덜 취약하게 만들고 초식 유기체에 대한 매력을 떨어뜨립니다. 이는 쓴 맛의 기능이 주로 잠재적인 독소의 섭취를 방지하기 위한 개그 반사와 같은 보호 반사의 활성화와 연결될 수 있음을 시사합니다. 이는 전통적으로 소비되는 쓴 음식이 일반적으로 달콤한 성분과 짝을 이루어 맛을 좋게 만든다는 것을 의미합니다(예: 커피에 크림과 설탕을 첨가). 특히, 쓴맛 수용체가 가장 많이 집중되어 있는 혀의 뒤쪽 부분은 개그 반사를 유발하는 효과적인 부위로, 잠재적으로 독성이 있는 물질을 배출하는 메커니즘을 제공합니다.

감칠맛으로 자주 묘사되는 감칠맛은 단맛과 쓴맛과 유사하며, 독특한 분자에 의해 G 단백질 연결 수용체를 자극함으로써 발생합니다. 이 필수 분자인 아미노산인 L-글루타메이트는 이 수용체의 개시자입니다. 그 결과, 단백질이 풍부한 음식을 섭취할 때 감칠맛을 자주 경험하게 됩니다. 결과적으로, 높은 비율의 고기를 함유한 식사가 풍미 있는 표현을 가지고 있다는 것은 예상치 못한 일이 아닙니다.

미각 분자에 의해 활성화되면 미각 세포는 신경 전달 물질의 방출을 시작합니다. 이러한 신경전달물질은 이후 감각 뉴런의 수상돌기와 상호작용합니다. 이 뉴런에는 안면 및 설인두 뇌신경의 구성 요소와 구역 반사 전용 미주 신경 부분이 포함되어 있습니다. 구체적으로, 안면 신경은 혀의 앞쪽 1/3에 있는 미뢰와 연결됩니다. 대조적으로, 설인두 신경은 혀의 뒤쪽 2/3에 있는 미뢰와 연결됩니다. 마지막으로, 미주신경은 혀의 뒤쪽 끝 근처에 있는 미뢰와 소통하며, 인두와 접해 있어 쓴맛과 같은 유해한 자극에 대한 민감도가 높아집니다.

미각 생리학은 미각 수용체 세포를 자극하는 화학 물질인 타스탄트가 타액에 용해되어 미각 구멍을 통해 확산되어 수용체와 결합할 때 시작됩니다.

이것은 수용체 세포의 단계적 탈분극과 신경 전달 물질의 방출을 유발합니다.

짠 음식은 나트륨 이온 유입을 허용하여 막 탈분극을 일으키고, 신맛이 나는 음식은 다른 양이온 채널을 더 열어주는 수소 이온의 유입을 유발합니다.

달콤하고, 쓴맛이 나고, 감칠맛이 나는 맛은 G 단백질 결합 수용체와 결합하여 세포 내 칼슘 이온의 방출을 유발합니다.

주어진 미각 수용체 세포는 한 가지 유형의 타스타탄트에 특이적입니다.

그러나 서로 다른 맛의 혼합물은 수용체 세포의 특정 조합을 활성화하여 다양한 음식 맛을 감지할 수 있습니다.

미각 수용체 세포는 3개의 뇌 신경에 의해 신경이 분포되어 있습니다. 안면 신경은 앞쪽 끝에 신경을 분포시키고 설인두 신경은 혀의 뒤쪽 끝에 신경을 공급합니다.

미주신경은 목구멍과 후두개염에 신경을 공급합니다.

이 신경은 수질(medulla oblongata)에 있는 미각핵(augatory nucleus)으로 신호를 전달하고, 마지막으로 의식적인 미각 지각을 위해 1차 미각 피질(primary gustatory cortex)로 신호를 전달합니다.