Každý životaschopný organizmus sa prirodzene snaží chrániť pred poškodením alebo otravou. Kyseliny pre svoju „žieravosť“ automaticky predstavujú vážne riziko fyzického poškodenia organizmu poleptaním tkanív. Prítomnosť kyselín je zároveň aj indikátorom potenciálnej otravy alebo infekcie organizmu prijatou stravou, pretože „pokazené“ jedlo často obsahuje rôzne organické kyseliny ako vedľajšie produkty mikrobiálneho rozkladu. Navyše nadmerný príjem kyselín dokáže vážne narušiť delikátnu a veľmi dôležitú acidobázickú rovnováhu ľudského organizmu.
Evolúcia nás však, zdá sa, vybavila vskutku účinným mechanizmom, ako spomínaným potenciálnym hrozbám čeliť. Celotvárový kŕč „kyslého ksichtu“ totiž spoľahlivo zabezpečí, aby sme čokoľvek nadmieru kyslé určite neprehltli. Centilitre vyprodukovaných slín rýchlo zriedia všetko, čo sa nachádza v ústach a výslednú riedku a objemnejšiu zmes dokážeme poľahky vypľuť. Nuž a nakoniec nám „kyslo“ stiahnutá sliznica celej ústnej dutiny na istý čas doslova zavrie ústa, aby nás tak, aspoň na chvíľu, uchránila pred ďalšou gastronomickou pochabosťou.
Nie všetko kyslé je však nevyhnutne zlé a platí to, samozrejme, aj naopak. Zatiaľ čo delikátne kvasené uhorky môžu byť príjemným kulinárskym zážitkom, poriadny hlt neriedeného octu dokáže pamätihodne otriasť aj tými najskúsenejšími gurmánmi. Čo teda tá kyslá chuť vlastne je?
.protóny
Je zaujímavé a paradoxné, že hoci je kyslá chuť spomedzi piatich (doposiaľ) známych chutí pravdepodobne najintenzívnejšia, aj tak jej napriek „jednoduchosti“ ešte stále nerozumieme úplne. Ako názov napovedá, kyslá chuť je vo všeobecnosti dôsledkom senzorického vnímania kyselín čiže zlúčenín, ktoré sú schopné uvoľňovať katión vodíka H+, zvaný aj protón. (Pre chemických puristov: v skutočnosti ide o nestabilný hydróniový ión H3O+, ktorý vzniká protonáciou molekuly vody). Ale ako konkrétne dokáže táto extrémne reaktívna častica aktivovať na molekulárnej úrovni náš chuťový systém a vyvolávať už spomínanú fyzi(ologi)ckú reakciu?
To sa pomerne dlho sa nevedelo. Najprv sa predpokladalo, že protóny z kyselín sa viažu na vonkajšiu membránu chuťových buniek, vďaka čomu prichádza k otvoreniu iónových kanálikov v membránach a následnému prúdeniu katiónov sodíka Na+ do buniek. To by vyvolalo elektrický vzruch, ktorý by sa nervovou sústavou preniesol až do mozgu, kde by bol signál finálne vyhodnotený ako kyslá chuť. (Takto sa to totiž štandardne deje pri rôznych iných biochemických procesoch, založených na toku katiónov a „informovaní“ mozgu prostredníctvom elektrických signálov).
Na veľké prekvapenie sa však experimentálne zistilo, že už samotné protóny z kyselín dokážu – bez tradičnej pomoci sodíkových iónov – vyvolať v mozgu príslušný „kyslý“ vnem. Nebolo však jednoduché to zistiť, pretože naše chuťové poháriky na jazyku sú nekompromisne heterogénne, čiže obsahujú chuťové bunky všetkých typov, a sú teda schopné vnímať všetkých päť chutí súčasne. Získaný poznatok je však cennejší o to viac, že priamo naznačuje spôsob, ako jednoducho a zároveň dômyselne rozlišuje organizmus medzi slanou a kyslou chuťou. Obe sú si totiž veľmi podobné spôsobom, akým ich náš chuťový aparát zaznamenáva a vyhodnocuje. Slaná chuť sa totiž, ako už vieme z minulého .týždňa, prejavuje práve prítomnosťou katiónov sodíka. Nuž a keďže náš chuťový aparát registruje „kyslé“ protóny prostredníctvom mechanizmu, ktorý je nezávislý od sodíka, sme schopní nerušene vnímať a jasne rozlíšiť kyslú chuť aj v prítomnosti tých ostatných.
.receptory
Mechanizmus bol už teda zrejmý, stále sa však nevedelo, aké konkrétne receptory na jazyku nám tú kyslú chuť vlastne sprostredkúvajú. Prišlo sa na to – ako inak – prostredníctvom pokusov na myšiach. Vedci v ich chuťových pohárikoch identifikovali dve špeciálne bielkoviny (proteíny PKD1L3 a PKD2L1), ktoré fungujú ako kľúčové receptory kyslej chuti. A rýchlo sa ukázalo, že nielen u myší, ale dokonca aj u ľudí.
Aké však muselo byť ich prekvapenie, keď tú druhú z dvojice bielkovín našli aj v nervových bunkách pozdĺž celej miechy! Konkrétne išlo o neuróny, ktoré ju tesne obopínajú a svojimi výbežkami zasahujú až do centrálneho kanálika chrbtice. Načo je však mieche bielkovina, ktorá funguje ako receptor kyslej chuti v ústach?
Ako už vieme, v ľudskom organizme existuje delikátna acidobázická rovnováha, ktorá je nevyhnutná pre jeho správne fungovanie. Akákoľvek zmena fyziologicky normálnej kyslosti vnútorného prostredia by totiž mohla viesť k nebezpečnému a možno až život ohrozujúcemu stavu. Z toho dôvodu disponuje naše telo niekoľkými mechanizmami, ktorých úlohou je tú dôležitú rovnováhu udržiavať. Nuž a tu prichádza na scénu oná „kyslá“ bielkovina v mieche.
Keďže kyslosť prostredia (v zmysle pH) je mierou koncentrácie protónov v ňom, okamžite vyvstala hypotéza, že neuróny s proteínom PKD2L1 by vlastne mohli fungovať ako pH detektory mozgovo-miešneho moku. Priame elektrické merania inkriminovaných neurónov následne ukázali, že sú skutočne schopné zaznamenať aj minimálne zmeny pH. Čo definitívne potvrdzuje teóriu, že špeciálne nervové bunky miechy naozaj môžu fungovať ako lakmusový papierik ľudského tela. A je priam fascinujúce, ako identifikácia kľúčových receptorov kyslej chuti v ústach umožnila paralelný objav účinného mechanizmu regulovania acidobázickej rovnováhy organizmu na úrovni centrálneho nervového systému.
.kyseliny
Nuž a nakoniec, ako je to vlastne s intenzitou senzorickej kyslosti? Chutia „silnejšie“ kyseliny naozaj kyslejšie? Intuitívne by sme očakávali, že asi áno, veď predsa čím je kyselina „silnejšia“ (v zmysle väčšej schopnosti poskytovať protón), tým kyslejšia asi bude. Nuž, práve v tomto prípade sedliacky rozum priam exemplárne zlyháva, pretože v skutočnosti to tak vôbec nie je.
Zistilo sa totiž, že intenzita kyslej chuti zďaleka nezávisí len od koncentrácie protónov (vyjadrenej hodnotou pH). Všetkým doposiaľ testovaným živočíchom (vrátane ľudských dobrovoľníkov) prekvapujúco chutila „slabšia“ kyselina octová podstatne kyslejšie, ako oveľa „silnejšia“ kyselina chlorovodíková, a to pri rovnakom pH oboch testovaných vzoriek. Navyše, pri rovnakých senzorických prahových množstvách rôznych kyselín je pH ich roztokov značne odlišné. Tieto štúdie naznačujú, že dôležitú úlohu vo vnímaní intenzity kyslej chuti budú mať okrem protónov aj ich príslušné anióny, respektíve voľné (nedisociované) kyseliny.
Od detailného a najmä kompletného pochopenia vnímania kyslej chuti sme síce ešte ďaleko, súčasný stav poznania však hovorí, že v každom prípade ide o nevyhnutnú kombináciu všetkých spomínaných atómov a molekúl . No a mimochodom, ak už sa bavíme o intenzite kyslej chuti, existuje empirický rebríček relatívnej kyslosti rôznych (ne)jedlých kyselín. Funguje na jednoduchom princípe vzájomného porovnania kyslej zlúčeniny s referenčnou molekulou, ktorou je v tomto prípade už spomínaná kyselina chlorovodíková s indexom kyslosti 1.
Len na ilustráciu: zatiaľ čo index kyslosti kyseliny vínnej má úctyhodných 0.7, kyselina citrónová ledva dosahuje hodnotu 0.5. Pravdepodobne aj to bude jeden z dôvodov, prečo si do čaju radšej vytláčame citrón, ako by sme si tam sypali vínny kameň. Ale, ako hovorí klasik, proti gustu žiadny dišputát.
Autor je chemik.
Evolúcia nás však, zdá sa, vybavila vskutku účinným mechanizmom, ako spomínaným potenciálnym hrozbám čeliť. Celotvárový kŕč „kyslého ksichtu“ totiž spoľahlivo zabezpečí, aby sme čokoľvek nadmieru kyslé určite neprehltli. Centilitre vyprodukovaných slín rýchlo zriedia všetko, čo sa nachádza v ústach a výslednú riedku a objemnejšiu zmes dokážeme poľahky vypľuť. Nuž a nakoniec nám „kyslo“ stiahnutá sliznica celej ústnej dutiny na istý čas doslova zavrie ústa, aby nás tak, aspoň na chvíľu, uchránila pred ďalšou gastronomickou pochabosťou.
Nie všetko kyslé je však nevyhnutne zlé a platí to, samozrejme, aj naopak. Zatiaľ čo delikátne kvasené uhorky môžu byť príjemným kulinárskym zážitkom, poriadny hlt neriedeného octu dokáže pamätihodne otriasť aj tými najskúsenejšími gurmánmi. Čo teda tá kyslá chuť vlastne je?
.protóny
Je zaujímavé a paradoxné, že hoci je kyslá chuť spomedzi piatich (doposiaľ) známych chutí pravdepodobne najintenzívnejšia, aj tak jej napriek „jednoduchosti“ ešte stále nerozumieme úplne. Ako názov napovedá, kyslá chuť je vo všeobecnosti dôsledkom senzorického vnímania kyselín čiže zlúčenín, ktoré sú schopné uvoľňovať katión vodíka H+, zvaný aj protón. (Pre chemických puristov: v skutočnosti ide o nestabilný hydróniový ión H3O+, ktorý vzniká protonáciou molekuly vody). Ale ako konkrétne dokáže táto extrémne reaktívna častica aktivovať na molekulárnej úrovni náš chuťový systém a vyvolávať už spomínanú fyzi(ologi)ckú reakciu?
To sa pomerne dlho sa nevedelo. Najprv sa predpokladalo, že protóny z kyselín sa viažu na vonkajšiu membránu chuťových buniek, vďaka čomu prichádza k otvoreniu iónových kanálikov v membránach a následnému prúdeniu katiónov sodíka Na+ do buniek. To by vyvolalo elektrický vzruch, ktorý by sa nervovou sústavou preniesol až do mozgu, kde by bol signál finálne vyhodnotený ako kyslá chuť. (Takto sa to totiž štandardne deje pri rôznych iných biochemických procesoch, založených na toku katiónov a „informovaní“ mozgu prostredníctvom elektrických signálov).
Na veľké prekvapenie sa však experimentálne zistilo, že už samotné protóny z kyselín dokážu – bez tradičnej pomoci sodíkových iónov – vyvolať v mozgu príslušný „kyslý“ vnem. Nebolo však jednoduché to zistiť, pretože naše chuťové poháriky na jazyku sú nekompromisne heterogénne, čiže obsahujú chuťové bunky všetkých typov, a sú teda schopné vnímať všetkých päť chutí súčasne. Získaný poznatok je však cennejší o to viac, že priamo naznačuje spôsob, ako jednoducho a zároveň dômyselne rozlišuje organizmus medzi slanou a kyslou chuťou. Obe sú si totiž veľmi podobné spôsobom, akým ich náš chuťový aparát zaznamenáva a vyhodnocuje. Slaná chuť sa totiž, ako už vieme z minulého .týždňa, prejavuje práve prítomnosťou katiónov sodíka. Nuž a keďže náš chuťový aparát registruje „kyslé“ protóny prostredníctvom mechanizmu, ktorý je nezávislý od sodíka, sme schopní nerušene vnímať a jasne rozlíšiť kyslú chuť aj v prítomnosti tých ostatných.
.receptory
Mechanizmus bol už teda zrejmý, stále sa však nevedelo, aké konkrétne receptory na jazyku nám tú kyslú chuť vlastne sprostredkúvajú. Prišlo sa na to – ako inak – prostredníctvom pokusov na myšiach. Vedci v ich chuťových pohárikoch identifikovali dve špeciálne bielkoviny (proteíny PKD1L3 a PKD2L1), ktoré fungujú ako kľúčové receptory kyslej chuti. A rýchlo sa ukázalo, že nielen u myší, ale dokonca aj u ľudí.
Aké však muselo byť ich prekvapenie, keď tú druhú z dvojice bielkovín našli aj v nervových bunkách pozdĺž celej miechy! Konkrétne išlo o neuróny, ktoré ju tesne obopínajú a svojimi výbežkami zasahujú až do centrálneho kanálika chrbtice. Načo je však mieche bielkovina, ktorá funguje ako receptor kyslej chuti v ústach?
Ako už vieme, v ľudskom organizme existuje delikátna acidobázická rovnováha, ktorá je nevyhnutná pre jeho správne fungovanie. Akákoľvek zmena fyziologicky normálnej kyslosti vnútorného prostredia by totiž mohla viesť k nebezpečnému a možno až život ohrozujúcemu stavu. Z toho dôvodu disponuje naše telo niekoľkými mechanizmami, ktorých úlohou je tú dôležitú rovnováhu udržiavať. Nuž a tu prichádza na scénu oná „kyslá“ bielkovina v mieche.
Keďže kyslosť prostredia (v zmysle pH) je mierou koncentrácie protónov v ňom, okamžite vyvstala hypotéza, že neuróny s proteínom PKD2L1 by vlastne mohli fungovať ako pH detektory mozgovo-miešneho moku. Priame elektrické merania inkriminovaných neurónov následne ukázali, že sú skutočne schopné zaznamenať aj minimálne zmeny pH. Čo definitívne potvrdzuje teóriu, že špeciálne nervové bunky miechy naozaj môžu fungovať ako lakmusový papierik ľudského tela. A je priam fascinujúce, ako identifikácia kľúčových receptorov kyslej chuti v ústach umožnila paralelný objav účinného mechanizmu regulovania acidobázickej rovnováhy organizmu na úrovni centrálneho nervového systému.
.kyseliny
Nuž a nakoniec, ako je to vlastne s intenzitou senzorickej kyslosti? Chutia „silnejšie“ kyseliny naozaj kyslejšie? Intuitívne by sme očakávali, že asi áno, veď predsa čím je kyselina „silnejšia“ (v zmysle väčšej schopnosti poskytovať protón), tým kyslejšia asi bude. Nuž, práve v tomto prípade sedliacky rozum priam exemplárne zlyháva, pretože v skutočnosti to tak vôbec nie je.
Zistilo sa totiž, že intenzita kyslej chuti zďaleka nezávisí len od koncentrácie protónov (vyjadrenej hodnotou pH). Všetkým doposiaľ testovaným živočíchom (vrátane ľudských dobrovoľníkov) prekvapujúco chutila „slabšia“ kyselina octová podstatne kyslejšie, ako oveľa „silnejšia“ kyselina chlorovodíková, a to pri rovnakom pH oboch testovaných vzoriek. Navyše, pri rovnakých senzorických prahových množstvách rôznych kyselín je pH ich roztokov značne odlišné. Tieto štúdie naznačujú, že dôležitú úlohu vo vnímaní intenzity kyslej chuti budú mať okrem protónov aj ich príslušné anióny, respektíve voľné (nedisociované) kyseliny.
Od detailného a najmä kompletného pochopenia vnímania kyslej chuti sme síce ešte ďaleko, súčasný stav poznania však hovorí, že v každom prípade ide o nevyhnutnú kombináciu všetkých spomínaných atómov a molekúl . No a mimochodom, ak už sa bavíme o intenzite kyslej chuti, existuje empirický rebríček relatívnej kyslosti rôznych (ne)jedlých kyselín. Funguje na jednoduchom princípe vzájomného porovnania kyslej zlúčeniny s referenčnou molekulou, ktorou je v tomto prípade už spomínaná kyselina chlorovodíková s indexom kyslosti 1.
Len na ilustráciu: zatiaľ čo index kyslosti kyseliny vínnej má úctyhodných 0.7, kyselina citrónová ledva dosahuje hodnotu 0.5. Pravdepodobne aj to bude jeden z dôvodov, prečo si do čaju radšej vytláčame citrón, ako by sme si tam sypali vínny kameň. Ale, ako hovorí klasik, proti gustu žiadny dišputát.
Autor je chemik.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.