結構生物化學/細胞訊號通路/感覺系統
人類有五種主要的感覺系統，分別是嗅覺、味覺、視覺、聽覺和觸覺。我們的感官使我們能夠理解和感知周圍的環境。這些主要的感官系統都包含專門的感覺神經元，它們以神經衝動或動作電位的形式將資訊傳遞到中樞神經系統。到達大腦的感覺神經元發出的動作電位稱為感覺。大腦接收到感覺資訊後，將其解釋成顏色、氣味、聲音和味道，這些也被稱為知覺，並給出刺激。感覺和知覺透過感覺受體來感知。在人體中，存在著不同的專門感覺受體，用於檢測來自身體內部和外部的不同刺激。檢測來自身體外部的刺激的感覺受體稱為外感受器，而檢測來自身體內部的刺激的感覺受體稱為內感受器。
感覺轉導是指將刺激能量轉換為受體電位的過程，受體電位是感覺受體膜電位的變化。當感覺受體質膜中的離子通道開啟和關閉時，膜的離子通透性會發生變化，從而產生受體電位。這些感覺受體可以檢測到最小的刺激，這使得它們非常敏感。
放大是指感覺通路中的細胞加強刺激能量，以便人類做出相應的反應。
在放大之後，動作電位被傳遞到中樞神經系統。
當資訊在中樞神經系統中被接收時，透過總和，來自身體不同部位的感覺受體的受體電位被整合。整合的一種型別叫做適應，它會降低對刺激的反應性，因此我們不會感受到每個刺激。
感覺轉導是指將刺激能量轉換為受體電位的過程，受體電位是感覺受體膜電位的變化。當感覺受體質膜中的離子通道開啟和關閉時，膜的離子通透性會發生變化，從而產生受體電位。這些感覺受體可以檢測到最小的刺激，這使得它們非常敏感。
放大是指感覺通路中的細胞加強刺激能量，以便人類做出相應的反應。
在放大之後，動作電位被傳遞到中樞神經系統。
當資訊在中樞神經系統中被接收時，透過總和，來自身體不同部位的感覺受體的受體電位被整合。整合的一種型別叫做適應，它會降低對刺激的反應性，因此我們不會感受到每個刺激。
嗅覺與味覺密切相關，因為它能夠感知氣味。當許多氣味物質以蒸汽形式進入鼻子時，就會被檢測到。這些氣味物質中的許多是小的有機分子，它們解釋了許多常見氣味的來源。
氣味物質在鼻子的一個特定區域被檢測到，該區域稱為主要嗅覺上皮，位於鼻腔的頂部。大約 100 萬個感覺神經元排列在這個區域的表面。使這些分子產生氣味的特性是分子的形狀，而不是物理特性。形狀是最重要的因素，因為它決定了分子與特定表面（通常是蛋白質受體）的結合程度。例如，薄荷醇 ((5R)-2-甲基-5-(丙-1-烯-2-基)環己-2-烯-1-酮) 是手性的。每種對映異構體產生不同的氣味，但分子之間的唯一區別是它們的方向，沒有其他物理差異。(R) 對映異構體產生薄荷味，而 (S) 對映異構體產生孜然植物的氣味。
對氣味物質的生化研究表明 G 蛋白在檢測氣味中發揮作用，因此確定了 7TM 受體是原因。七次跨膜螺旋 (7TM) 受體負責傳遞由光子、氣味物質、味覺物質、激素和神經遞質等不同訊號引發的資訊。已知有數千個這樣的受體，並且數量還在不斷增加。顧名思義，這些受體包含七個跨越膜雙層的螺旋，它們是細胞受體中最大的類別。這些受體有時被稱為蛇形受體，因為單個多肽鏈在膜中“蛇形”穿梭七次。
鼻腔上部有神經元，稱為嗅覺受體細胞。當氣味物質分子與這些受體結合時，會觸發一個訊號轉導通路，將動作電位直接傳遞到大腦的嗅球。氣味物質分子只與特定的受體蛋白結合。不同的氣味是由不同的氣味物質與選擇性受體的結合決定的。
視覺感官基於眼睛中光感受器細胞對光的吸收。光感受器細胞對電磁頻譜中 300-850 奈米範圍內的光敏感。有兩種型別的光感受器，它們被稱為桿狀體和錐狀體。人的視網膜包含大約 300 萬個錐狀體和 1 億個桿狀體，錐狀體感受器負責顏色，只在強光下起作用。桿狀體在弱光下起作用，無法感知顏色。人眼視網膜含有兩種型別的光感受器細胞：桿狀體和錐狀體。桿狀體對光敏感，但無法區分顏色。另一方面，錐狀體能夠區分顏色，但不像桿狀體那樣對光敏感。桿狀體和錐狀體都含有視色素，這些視色素包含視黃醛，一種吸收光的分子。桿狀體特別含有視紫紅質，這種色素是由連線到特定視蛋白的視黃醛組成的。當桿狀體暴露於光線下時，視黃醛分子吸收光並改變形狀。在視黃醛非活性狀態下，桿狀體保持順式異構體。視黃醛吸收光後，它從順式異構體轉變為反式異構體。在反式異構體中，它也從視蛋白中解離。桿狀體的外段由堆疊在一起的盤狀結構組成。視紫紅質位於這些盤狀結構內。一旦視黃醛吸收光，它就會觸發訊號轉導通路。首先，視紫紅質被光吸收啟用。活性視紫紅質啟用轉導蛋白，一種 G 蛋白。這種 G 蛋白隨後啟用酶磷酸二酯酶。活化的磷酸二酯酶將 cGMP 水解為 GMP，這使得 cGMP 可以從鈉通道中去除。一旦 cGMP 被去除，鈉通道關閉，由於膜對鈉的通透性降低，桿狀體發生超極化。
- 視紫紅質處於非活性狀態
- 鈉通道開啟
- 桿狀體去極化
- 桿狀體和錐狀體釋放穀氨酸，一種神經遞質，進入與稱為雙極細胞的神經元突觸
- 雙極細胞要麼去極化，要麼超極化
- 視紫紅質處於活性狀態
- 鈉通道關閉
- 桿狀體超極化
- 不釋放穀氨酸
- 雙極細胞要麼去極化，要麼超極化
有三種類型的神經元有助於視網膜的資訊處理。神經節細胞是從雙極細胞向大腦傳送訊號的神經元，並參與遠距離訊號傳導。水平細胞和無長突細胞幫助整合資訊，然後再將其傳遞到大腦。水平細胞和無長突細胞參與區域性訊號傳導。水平細胞接收來自桿狀體或錐狀體的資訊，並將減少周圍桿狀體和錐狀體的效應，這有助於透過增加對比度來銳化我們的影像。無長突細胞被雙極細胞啟用，並減少周圍雙極細胞和神經節細胞的效應。側抑制是一種特定型別的整合，有助於在影像中建立更大的對比度。視交叉位於大腦皮層附近，是視神經匯合和軸突交叉的區域。來自左右眼左側視野的軸突匯合並傳到大腦右側。反之亦然，來自右側視野的軸突匯合並傳到大腦左側。
通常，當一個人鼻塞時，他可能難以品嚐食物。這是因為味覺是多種感官的組合，它們透過不同的機制起作用。因此，味覺可以被稱為嗅覺的姊妹感官。然而，它們在許多方面卻大不相同。味覺物質分為五類：甜、鹹、鮮、苦和酸。
最簡單的味覺物質，鈉離子，被感知為鹹味，而氫離子被認為是酸味。鹹味不是由 7TM 受體引起的，它實際上是透過舌頭細胞表面表達的通道中鈉離子的透過來檢測的。與鹹味一樣，酸味是由氫離子對通道的影響引起的。鮮味是由氨基酸穀氨酸和天冬氨酸引起的。通常，人們會以稱為穀氨酸鈉（味精）的鹽的形式遇到穀氨酸，它被用作增味劑。穀氨酸和天冬氨酸是唯一引起味覺的氨基酸。它們發出的鮮味是由與甜味受體相關的異二聚體受體介導的。另一方面，苦味和甜味物質是由多種不同的分子引起的。許多苦味化合物與有毒物質有關。大多數甜味化合物是碳水化合物，它們富含能量且易於消化。一些非碳水化合物化合物，如糖精和阿斯巴甜，也嚐起來很甜。就像在嗅覺中一樣，研究表明 G 蛋白的參與，這也意味著 7TM 受體檢測苦味和甜味。
聽覺基於對機械刺激的檢測。人們可以檢測到 200 到 20,000 赫茲的頻率，對應於 5 到 0.05 毫秒的時間。我們聽到噪音的能力透過檢測噪音來自何處的能力得到增強。它能夠檢測到聲音到達一隻耳朵的時間延遲，以及到達另一隻耳朵的時間延遲。聲波在耳蝸內被檢測到，耳蝸是一個充滿液體的膜性囊，像蝸牛一樣捲曲。它位於內耳的內部。每個耳蝸大約有 16,000 個毛細胞，它們負責聲音檢測。每個毛細胞內大約有 20 到 300 個毛狀突起，稱為立體纖毛。
人類耳朵不僅可以檢測到聲音，而且人類的內耳還可以檢測到身體位置和平衡。內耳橢圓囊中的毛細胞在頭部位置因重力或運動而發生變化時會做出反應。不同的身體位置會導致不同的毛細胞和感覺神經元受到刺激，並向身體傳送不同的資訊。這就是為什麼有些人會因運動或重力的突然變化而出現暈動病。
與其他感官一樣，觸覺也是多種因素的組合。由皮膚檢測到的觸覺，感知壓力、溫度和疼痛。雖然目前生物化學家不確定導致觸覺的確切原因，但已確定稱為傷害感受器的神經元將訊號從皮膚傳遞到脊髓和大腦的疼痛處理中心。在研究辛辣食物時，已確定傷害感受器發揮了作用。辣椒素啟用傷害感受器，是導致“辣”味的分子。辣椒素受體，也稱為 VR1，作為陽離子通道，啟動神經衝動。
Campbell, Neil A.，Jane B. Reece. 生物學。Menlo Park, CA: Benjamin Cummings, 1999. Print.