嗅覺受體(ORs)，也稱為氣味受體，是在嗅覺受體神經元的細胞膜中表達的化學感受器，負責檢測產生嗅覺的氣味（例如，具有氣味的化合物）。被激活的嗅覺感受器觸發神經沖動，將有關氣味的信息傳遞到大腦。這些受體是G蛋白偶聯受體(GPCR)的A類視紫紅質家族的成員。嗅覺受體形成一個多基因家族，由人類的大約800個基因和小鼠的1400個基因組成。

在脊椎動物中，嗅覺受體位于嗅覺感覺神經元的纖毛和突觸中以及人類氣道的上皮細胞中。在昆蟲中，嗅覺受體位于觸角和其他化學感覺器官上。精子細胞也表達氣味受體，這被認為與趨化性有關以尋找卵細胞。

嗅覺受體不是結合特定的配體，而是對一系列氣味分子表現出親和力，相反，單個氣味分子可以與許多具有不同親和力的嗅覺受體結合，這取決于分子的物理化學性質，如它們的分子卷。一旦氣味劑與氣味受體結合，受體就會發生結構變化，并結合并激活嗅覺受體神經元內部的嗅覺G蛋白。G蛋白（Golf和/或Gs）反過來激活裂合酶-腺苷酸環化酶-將ATP轉化為環AMP(cAMP)。cAMP打開環狀核苷酸門控離子通道，允許鈣離子和鈉離子進入細胞，使嗅覺受體神經元去極化并開始將信息傳遞到大腦的動作電位。

從十幾種生物的基因組中已知數千個嗅覺受體的一級序列：它們是七螺旋跨膜蛋白，但很少有已解決的結構。它們的序列表現出典型的A類GPCR基序，可用于通過分子建模構建它們的結構。Golebiowski、Ma和Matsunami表明，配體識別機制雖然與其他非嗅覺A類GPCR相似，但涉及嗅覺受體特異性的殘基，特別是在第六螺旋中。在大約四分之三的OR中有一個高度保守的序列，它是一個三足金屬離子結合位點，和Suslick已經提出，ORs實際上是金屬蛋白（很可能與鋅、銅和可能的錳離子），作為結合許多氣味分子的路易斯酸位點。Crabtree在1978年曾提出，Cu(I)是“嗅覺中金屬受體位點最可能的候選物”，因為它也是良好的金屬配位配體，如硫醇。Zhuang、Matsunami和Block在2012年證實了Crabtree/Suslick針對特定小鼠ORMOR244-3病例的提議，表明銅對于檢測某些硫醇和其他含硫化合物至關重要。因此，通過使用與小鼠鼻子中的銅結合的化學物質，使受體無法獲得銅，作者表明小鼠無法檢測到硫醇。然而，這些作者還發現MOR244-3缺乏Suslick建議的特定金屬離子結合位點，而是在EC2域中顯示不同的基序。

在最近但極具爭議的解釋中，還推測嗅覺受體可能真的通過量子相干機制感知分子的各種振動能級而不是結構基序。有證據表明，蒼蠅可以區分兩種氣味分子，它們僅在氫同位素上有所不同（這將極大地改變分子的振動能級）。果蠅不僅可以區分氣味劑的氘代和非氘代形式，它們還可以將“氘代”的特性推廣到其他新分子。此外，他們將習得的回避行為推廣到未氘化但確實與氘化分子共享顯著振動拉伸的分子，氘化的微分物理學（下文）難以解釋這一事實。

氘化改變了分子的吸附熱和沸點和冰點（沸點：H2O為100.0°C，D2O為101.42°C；熔點：H2O為0.0°C，H2O為3.82°CD2O)、pKa(即，解離常數：H2O為9.71x10-15對D2O為1.95x10-15，參見重水)和氫鍵強度。這種同位素效應非常普遍，因此眾所周知，氘取代確實會改變分子與蛋白質受體的結合常數。

據稱，人類嗅覺受體能夠通過振動能級傳感來區分環十五酮的氘代和未氘代同位素。然而，這一說法受到另一份報告的挑戰，即對環十五酮和麝香酮有強烈反應的人類麝香識別受體OR5AN1無法區分同位素這些化合物在體外。此外，小鼠（甲硫基）甲硫醇識別受體MOR244-3以及其他選定的人和小鼠嗅覺受體對其各自配體的正常、氘代和碳13同位素反應相似，與麝香發現的結果相似受體OR5AN1。因此得出結論，所提出的振動理論不適用于人類麝香受體OR5AN1、小鼠硫醇受體MOR244-3或其他檢測的嗅覺受體。此外，所提出的氣味分子振動頻率的電子轉移機制可以很容易地被非氣味分子振動模式的量子效應抑制。因此，多條證據反對氣味的振動理論。后來的這項研究受到批評，因為它使用“培養皿中的細胞而不是整個生物體中的細胞”，并且“在人類胚胎腎細胞中表達嗅覺受體并不能充分重構嗅覺的復雜性質……”。作為回應，第二項研究的作者表示“胚胎腎細胞與鼻子中的細胞不同......但如果你正在研究受體，它是世界上xxx的系統。”

據推測，嗅覺系統中金屬蛋白的功能障礙與基于淀粉樣蛋白的神經退行性疾病有關。

有大量不同的氣味受體，哺乳動物基因組中多達1,000種，約占基因組基因的3%。然而，并非所有這些潛在的氣味受體基因都被表達和發揮作用。根據來自人類基因組計劃的數據分析，人類有大約400個編碼嗅覺受體的功能基因，其余600個候選基因是假基因。

大量不同氣味受體的原因是為了提供一個系統來區分盡可能多的不同氣味。即便如此，每個氣味受體也不會檢測到單一氣味。相反，每個單獨的氣味受體都被廣泛地調整為被許多相似的氣味結構激活。類似于免疫系統，嗅覺受體家族中存在的多樣性允許對以前從未遇到過的分子進行表征。然而，與通過原位重組產生多樣性的免疫系統不同，每一個嗅覺受體都是從一個特定的基因翻譯而來的；因此，基因組的大部分致力于編碼OR基因。此外，大多數氣味會激活不止一種氣味受體。由于嗅覺受體的組合和排列的數量非常多，因此嗅覺受體系統能夠檢測和區分非常大量的氣味分子。

氣味受體的去孤兒化可以使用電生理學和成像技術來完成，以分析單個感覺神經元對氣味庫的反應概況。這些數據為破譯氣味感知的組合代碼開辟了道路。

OR表達的這種多樣性最大化了嗅覺的能力。單個神經元中的單等位基因OR表達和神經元群體中OR表達的xxx多樣性對于嗅覺感知的特異性和敏感性都是必不可少的。因此，嗅覺受體激活是一個雙目標設計問題。通過數學建模和計算機模擬，Tian等人提出了一種進化優化的三層調控機制，包括帶狀分離、與負反饋回路耦合的表觀遺傳屏障交叉和增強子競爭步驟。該模型不僅概括了單等位基因OR的表達，還闡明了嗅覺系統如何xxx化和保持OR表達的多樣性。

已經為嗅覺受體家族設計了一個命名系統，它是編碼這些受體的基因的官方人類基因組計劃(HUGO)符號的基礎。個體嗅覺受體家族成員的名稱采用“ORnXm”格式，其中：

• OR是根名稱（OlfactoryReceptorsuperfamily）
• n=一個整數，代表一個家族（例如，1-56），其成員具有大于40%的序列同一性，
• X=單個字母（A、B、C、...），表示一個亞科（>60%序列同一性），并且
• m=表示單個家庭成員（異構體）的整數。

例如，OR1A1是嗅覺受體家族1亞家族A的xxx個同種型。

屬于同一嗅覺受體亞家族（>60%序列同一性）的成員可能會識別結構相似的氣味分子。

在人類中發現了兩大類嗅覺受體：

• I類（魚樣受體）或家族51-56
• II類（四足動物特異性受體）或家族1-13

I類受體專門用于檢測親水性氣味劑，而II類受體可檢測更多疏水性化合物。

脊椎動物的嗅覺受體基因家族已被證明是通過基因復制和基因轉換等基因組事件進化的。串聯重復作用的證據是由屬于同一系統發育進化枝的許多嗅覺受體基因位于同一基因簇中的事實提供的。到目前為止，OR基因組簇的組織在人類和小鼠之間得到了很好的保護，盡管這兩個物種之間的功能OR計數有很大不同。這樣的生死進化已經匯集了幾個OR基因的片段，以產生和退化氣味結合位點配置，創造新的功能性OR基因和假基因。

與許多其他哺乳動物相比，靈長類動物的功能性OR基因數量相對較少。例如，自從與最近的共同祖先（MRCA）分道揚鑣以來，小鼠總共獲得了623個新的OR基因，并丟失了285個基因，而人類僅獲得了83個基因，但丟失了428個基因。小鼠共有1035個蛋白質編碼OR基因，人類有387個蛋白質編碼OR基因。視覺優先假說指出，靈長類動物色覺的進化可能降低了靈長類動物對嗅覺的依賴，這解釋了選擇壓力的放松，這解釋了靈長類動物嗅覺受體假基因的積累。然而，最近的證據表明視力優先假設已經過時，因為它基于誤導性數據和假設。該假設假設功能性OR基因可以與給定動物的嗅覺能力相關聯。在這種觀點中，功能性OR基因比例的降低會導致嗅覺的降低；具有較高假基因計數的物種也將具有降低的嗅覺能力。這個假設是有缺陷的。被認為具有良好嗅覺的狗沒有最多數量的功能性OR基因。此外，假基因可能是有功能的；67%的人類OR假基因在主要的嗅覺上皮中表達，它們可能在基因表達中起調節作用。更重要的是，視覺優先假設假設OWM分支的功能性OR基因急劇喪失，但這一結論受到僅來自100個OR基因的低分辨率數據的影響。相反，高分辨率研究同意靈長類動物在從MRCA到人類的每個分支中都失去了OR基因，這表明靈長類動物中OR基因庫的退化不能簡單地用視覺能力的變化來解釋。

已經表明，現代人類嗅覺受體的負選擇仍然放松，這表明現代人類尚未達到最小功能的平臺期，因此嗅覺能力可能仍在下降。這被認為為未來人類基因進化提供了xxx條線索。

2004年，LindaB.Buck和RichardAxel因其在嗅覺受體方面的工作獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。2006年，研究表明存在另一類氣味受體-稱為微量胺相關受體(TAAR)-可用于檢測揮發性胺。除TAAR1外，人類所有功能性TAAR均在嗅覺上皮細胞中表達。第三類嗅覺受體稱為犁鼻受體也已被鑒定。犁鼻受體的功能推定為信息素受體。

與許多其他GPCR一樣，嗅覺受體仍然缺乏原子水平的實驗結構，并且結構信息基于同源性建模方法。

然而，異源系統中嗅覺受體的有限功能表達極大地阻礙了使它們去孤兒化的嘗試（分析單個嗅覺受體的反應譜）。這首先由基因工程受體OR-I7完成，以表征天然醛受體群體的“氣味空間”。