26187

БИОХИМИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ, ТКАНЕЙ ЗУБА, БИОХИМИЯ СЛЮНЫ

Доклад

Биология и генетика

В ней преобладает межклеточное вещество содержащее большое количество минеральных компонентов главным образом солей кальция. В компактном веществе кости большая часть минеральных веществ представлена гидроксилапатитом смотрите рисунок и аморфным фосфатом кальция. Это позволяет кости легко связывать или отдавать ионы фосфата поэтому кость это депо для минералов особенно для кальция. ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБМЕН КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА На обменкальция и фосфора влияют гормоны ПАРАТГОРМОН СЕРОТОНИН и активная форма витамина D3.

Русский

2013-08-18

58 KB

23 чел.

4

Костная ткань, ткани зуба, слюна В. 250599

БИОХИМИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ, ТКАНЕЙ ЗУБА, БИОХИМИЯ СЛЮНЫ.

    Костная ткань - это особый  вид соединительной  ткани. Костная ткань имеет  особенности  строения,  которые не встречаются в других видах соединительной ткани. В ней преобладает межклеточное вещество,  содержащее большое количество минеральных компонентов, главным образом - солей кальция.  Основные особенности кости -  твердость, упругость, механическая прочность.

  В компактном веществе кости большая часть минеральных веществ представлена гидроксилапатитом (смотрите рисунок) и аморфным фосфатом кальция.  Кроме них встречаются карбонаты, фториды, гидроксиды и значительное количество цитрата.  Химический  состав костной ткани (в%%):  20%  - органический компонент,  70% - минеральные вещества, 10% - вода. Губчатое вещество: 35-40% - минеральных веществ, до 50% - органические соединения, содержание воды - 10%.

Особенность     минерального компонента  в том,  что  фактическое   соотношение   кальций/фосфор равно 1,5, хотя расчетное соотношение должно  быть 1,67.  Это  позволяет  кости легко связывать или отдавать ионы фосфата,  поэтому кость - это депо для минералов, особенно для кальция.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБМЕН КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА

На обменкальция и фосфора влияют  гормоны ПАРАТГОРМОН, СЕРОТОНИН и активная форма витамина D3.

Особое место среди нарушений обмена кальция и фосфора занимают остеопороз, некоторые формы рахита, некоторые заболевания почек.

За сутки из кишечника всасывается примерно 1 грамм кальция и только 1/3 от этого количества усваивается тканями организма. Столько же - 1грамм кальция - ежесуточно теряется с мочой и калом. В межклеточных жидкостях содержится тоже в среднем 1 грамм кальция. Значит, за одни сутки полностью обновляется весь внеклеточный кальций организма. У взрослого здорового человека в возрасте до 40 лет все процессы минерализации и резорбции костной ткани находятся в равновесии. У детей до окончательного окостенения наблюдается положительный кальциевый баланс. После 40-летнего возраста - отрицательный баланс кальция.

Паратгормон влияет на процессы созревания активного витамина D3 в почках. Активный витамин D3 (1,25-диоксивитамин D3) увеличивает всасывание кальция в кишечнике и повышает усвоение кальция костной тканью, усиливает действие паратгормона в костной ткани и почках.

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И СЕКРЕЦИИ ПАРАТГОРМОНА И КАЛЬЦИТОНИНА. 

Главным регулятором синтеза и секреции этих гормонов является внеклеточный кальций. Если уменьшается его концентрация во внеклеточной жидкости, это приводит к увеличению секреции кальцитонина и уменьшению секреции паратгормона и наоборот. На выработку паратгормона также влияют катехоламины, которые усиливают его секрецию.

КОРТИКОСТЕРОИДЫ (кортизол) тормозят всасывание кальция в кишечнике, увеличивают синтез и секрецию паратгормона.

Повышение содержания фосфатов в крови, приводя к одновременному снижению уровня кальция, также усиливает секрецию паратгормона.

Суммарной эффект паратгормона - резорбция костной ткани. Разрушению подвергается не только минеральный компонент, но и компоненты органического матрикса. Это подтверждается повышенным содержанием оксипролина (показатель ускорения разрушения коллагеновых белков) в моче при гиперсекреции паращитовидной железы. Значит, паратгормон в физиологических условиях способствует обновлению костной ткани, то есть происходит стимуляция остеокластов и одновременно усиливается пролиферация остеобластов. При действии паратгормона в костной ткани происходит закисление (снижение pH среды), так как в межклеточное пространство выделяются лактат и цитрат и повышается активность различных гидролитических ферментов, в том числе и лизосомальных протеиназ.

Кроме повышения концентрации кальция и понижения концентрации фосфатов в крови при гиперпаратиреозе может развиваться образование камней в почках - нефрокальциноз. Причина этого - постоянно повышенная концентрация кальция в крови и моче.

 Вторичный гиперпаратиреоз при заболеваниях почек возникает при нарушении созревания  активной формы витамина D3. Результат: снижение концентрации кальция в крови, что приводит к увеличению выработки паратгормона.

 Гипопаратиреоз. Снижение уровня паратгормона в крови (может возникнуть при повреждении или удалении паращитовидных желез) приводит к снижению концентрации кальция и повышению концентрации фосфора в крови. В результате могут развиваться судороги, паралич дыхательной мускулатуры, ларингоспазм, что приводит к смерти больного.

КАЛЬЦИТОНИН

Пептидный гормон, состоит из 30 аминокислот. Клетки-мишени для этого гормона находится в костной ткани. Гормон обладает мембранным механизмом действия (действует через аденилатциклазную систему). Под действием кальцитонина происходит усиление перехода фосфатов в периостальную жидкость, в результате разрушения фосфорных эфиров различных органических соединений в клетках костной ткани. Выход фосфатов в межклеточное вещество способствует задержке кальция в костной ткани.

Таким образом, кальцитонин ингибирует процессы резорбции кости.

Органический матрикс  кости.

Важный  компонент  органического матрикса - кальций-связывающий белок. Он состоит из 49 аминокислот,  содержит  3 остатка гамма-карбоксиглутаминовой кислоты. Функция кальций-связывающего белка - регуляция связывания кальция в костях и зубах.

Основной белок  костной  ткани - коллаген, который содержится в количестве 15%  - в компактном веществе, 24% - в губчатом веществе. Количество неколлагеновых белков составляет от 5 до 8%. В основном это белки- гликопротеины и белково-углеводные комплексы - протеогликаны.

Костный коллаген - коллаген типа 1 - в нем больше, чем в других видах коллагена, содержится оксипролина, лизина и оксилизина,  отрицательно заряженных аминокислот,  с остатками серина связано много фосфата, поэтому костный коллаген - это фосфопротеин. Благодаря своим особенностям костный коллаген принимает активное участие в минерализации костной ткани.

  В зрелом  организме  процессы  минерализации и резорбция кости находятся в состоянии динамического равновесия.  Минерализация  - это формирование кристаллических структур минеральных солей костной ткани.  Активное участие в  минерализации  принимают  остеобласты. Для минерализации требуется много энергии ( в форме АТФ ).

  Можно выделить два основных  этапа  минерализации.

ЭТАПЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ

1-й  ЭТАП: остеобласты начинают синтезировать костный коллаген,  который содержит фосфаты и формирует хондроитинсульфаты.  Костный  коллаген является матрицей для процесса минерализации.  Особенностью процесса минерализации является пересыщение среды ионами кальция и фосфора.  На 1  этапе  минерализации  кальций и фосфор связываются с костным коллагеном. Обязательный участник процесса - сложные липиды.

2-й ЭТАП  -  в зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ. Кроме того, в остеобластах увеличивается количество цитрата,  необходимого для синтеза аморфного фосфата кальция.  Одновременно  из лизосом остеобластов выделяются кислые гидролазы, которые взаимодействуют с белками органического компонента и приводят к образованию ионов аммония и гидроксид-ионов, которые соединены с фосфатом.  Так формируются ядра кристаллизации. Ионы  кальция и фосфора,  которые были связаны с белково-углеводным комплексом, переходят  в  растворимое   состояние   и   формируют кристаллы гидроксилапатита.   По   мере   роста кристаллы гидроксилапатита вытесняют протеогликаны и даже воду до  такой  степени, что плотная ткань становится практически обезвоженной.  Ингибитор процесса минерализации - неорганический пирофосфат.  Его накопление в кости может препятствовать росту кристаллов. Чтобы этого не происходило, в  остеобластах  есть  щелочная  фосфатаза,  которая расщепляет пирофосфат  на  два  фосфатных остатка.  При нарушении процессов минерализации - например, при заболевании оссифицирующим миозитом -  кристаллы гидроксиапатита могут появлятся в сухожилиях, связках,  стенках сосудов.  Вместо кальция в костную  ткань  могут включаться другие элементы - стронций,  магний, железо, уран и т.д. После формирования гидроксилапатита такое включение уже не  происходит.  На  поверхности кристаллов  может  накапливаться  много  натрия в форме цитрата натрия.  Кость выполняет  функции  лабильного (изменчивого)  депо  натрия, который выделяется  из кости при ацидозе и, наоборот,  при избытке поступления натрия с пищей,  чтобы предотвратить алкалоз  - натрий депонируется  в  кости.  В ходе роста и развития организма количество аморфного фосфата кальция уменьшается,  потому что кальций связывается с гидроксилапатитом.

БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ ЗУБА

   Твердые ткани зуба - к ним относят эмаль ( в  коронке  зуба), дентин и цемент ( на поверхности корня).  В отличие от других видов костной ткани, ткани зуба еще более минерализованы.

 

В заметных количествах в твердых тканях зуба содержатся  магний, натрий, калий, хлор (их больше в  цементе и в эмали).

ЭМАЛЬ

Содержит гидроксилапатит,  фторапатит, фторид кальция. Соотношение кальций/фосфор в эмали равно 1,75, поэтому эмаль еще  более  минерализирована,  чем кость. С возрастом это соотношение доходит до 2,09.  Органическое вещество эмали образуют в основном белки - амелогенины.  Основная функция этих белков - формирование  нерастворимой  органической матрицы эмали, которая затем минерализируется благодаря особому  кальций-связывающему белку эмали. В состав эмали также могут входить глюкозаминогликаны и цитрат.  Особенности метаболизма эмали - это крайне низкая скорость обмена.  Обмен ионами возможен со стороны полости рта - через слюну.

ДЕНТИН.

Дентин в  отличие  от  эмали содержит много сиалопротеинов (это неколлагеновые белки).  По степени минерализации дентин аналогичен компактному веществу костной ткани. Минеральный компонент - гидроксилапатит,  в котором чаще,  чем в  кости,  обнаруживается магний. Фтористые соли также содержатся в дентине. В  состав органического вещества дентина входит коллаген, богатый фосфатом,  хондроитинсульфаты,  гиалуроновая кислота. При развитии кариеса  в поврежденном дентине и уменьшается количество оксипролина и оксилизина и растет количество глюкозаминогликанов. Клеточные элементы - одонтобласты.

ЦЕМЕНТ

Цемент еще менее минерализован, чем дентин. Здесь больше воды и протеогликанов. Клеточные элементы - цементобласты.  

ПУЛЬПА.

Это  особая соединительная ткань,  похожая на эмбриональную соединительную ткань. Поскольку пульпа наиболее метаболически активна,  в ней много ферментов. Кроме фибропластов, в пульпе есть и жировые клетки. В межклеточном веществе - гликопротеины, глюкозаминогликаны. Волокнистая структура пульпы - это тонкие коллагеновые волокна.  Функция пульпы: формирование дентина и обеспечение метаболических процессов в дентине.

БИОХИМИЯ СЛЮНЫ.

Слюна - это секрет слюнных желез.  В состав  смешанной  слюны входит секрет 3-х пар слюнных желез и мелких желез. В составе смешанной слюны присутствуют белки -  из  разрушенных клеток слюнных желез,  эпителиальные клетки слизистой оболочки. Общее количество слюны выделяемой за сутки составляет 1-2л. Секреция слюны протекает как безусловно  рефлекторно,  так  и  условно рефлекторно.

 Основные функции слюны: 

1) переваривание углеводов,

2) защитная - благодаря содержанию некоторых специальных белков: лизоцима, Ig А и некоторых факторов свертывания крови

3) источник минеральных веществ для эмали зуба.

 Физико-химические свойства:

Слюна - это бесцветная жидкость,  обладающая высокой вязкостью,  удельный вес - 1,001-1,017. Вязкость связана с  наличием  гликопротеинов.  рН слюны составляет от 6,4 до 7,0 и зависит от гигиенического состояния полости рта, характера пищи и скорости секреции. Снижение скорости секреции снижает рН. А снижение рН слюны приводит к быстрому развитию кариеса.

 Химический состав слюны:

99,5% -  вода,  а  остальное - растворенные в ней минеральные вещества и органические компоненты.

Органические вещества слюны - это белки,  которые синтезируются в слюнных железах и вне их.  Концентрация белков в слюне - от 1 до 4 г/л.  При исследовании состава слюны из околоушных желез было показано, что концентрация белка меняется с возрастом. У детей в возрасте до 14 лет - 2,5-3г/л,  от 14 до 20 лет - до 6-7г/л, в зрелом возрасте падает до 3г/л. Это объясняется интенсивностью синтеза белка слюнными железами. Из слюнных желез секретируются гликопротеины - муцины и Ig А. Некоторые белки - из крови - ферменты,  Ig G,  Ig M,  трансферрин, церулоплазмин, групповые специфич. белки АВО-системы, лизоцимы слюны - гликопротеины, содержащие углеводы до 50%.  Углеводный компонент - N-ацетилгалактозамин,  фукоза и галактоза, сиаловые кислоты. Саливапаротин (молекулярная масса - 16 кДа), его функция - cвязывание кальция в слюне. Фосфопротеин - кальций-связывающий белок имеет  большое  сродство  к гидроксилапатиту. Способствует образованию зубного камня и зубного налета.

В слюне  также есть небелковые азотистые соединения - 200мг/л - мочевина, мочевая кислота, свободные аминокислоты, нуклеотиды.

Из углеводов  в слюне присутствуют свободные  моносахариды  -  30 мг/л (глюкоза-10мг/л, лактат- 20-40мг/л, ПВК - 2-4мг/л, цитрат - 2-20мг/л).

В смешанной слюне есть стероиды (из коры надпочечников и половых желез),  свободные жирные кислоты,  фосфолипиды и некоторые витамины - В1 , В2 , В3 , РР, В6 , фолиевая кислота.

Минеральный состав слюны: натрий -  20-40мэкв/л  (это в  5-7  раз меньше, чем в плазме),  калий - 15-25 мэкв/л ( в плазме - 4 мэкв/л), кальций - от 3 до 8 мэкв/л (как в плазме).  Рост концентрации кальция в слюне может приводить к  развитию слюннокаменной болезни и образованию камней в протоках.  Содержание фосфора в слюне - в 5-10 раз выше, чем в крови, в основном, в форме гидро- и дигидрофосфата. СI - 20-40мэкв/л, НСО3 - 10-20мэкв/л. Кроме этого, в слюне есть магний,  цинк и медь. Концентрация других минеральных веществ зависит от диеты.

Наличие кальция и фосфора в слюне  обеспечивает  поддержание  постоянства состава тканей  зуба.  Высокое  содержание кальция и фосфора в слюне:

1) препятствует растворению эмали;

2) обеспечивает поступление ионов кальция и фосфора в эмаль;

3) регулирует  рН слюны.  Изменение рН в щелочную сторону связано с увеличением количества кальция и фосфора в  слюне.  Если  рН слюны снижается, то это говорит о недостатке кальция и фосфора в слюне.

В слюне содержатся  ферменты  всех  классов, кроме  лигаз  (всего  30 ферментов).  Не все они синтезируются слюнными железами, часть попадает в слюну из разрушенных клеток или из крови.

Альфа-амилаза синтезируется у человека, у собаки, кошки, в слюне лошади нет альфа-амилазы. Активность альфа-амилазы изменяется  при  патологических состояниях.  Например, при воспалении поджелудочной железы (панкреатит) в смешанной слюне ее активность возрастает в 20-30 раз. В норме в слюне обнаруживается альфа-амилаза панкреатического сока. Растет содержание альфа-амилазы в слюне и у больных сахарным диабетом.

Лизоцим, который содержится в слюне, обладает бактерицидным действием, катализирует гидролиз гликозамингликанов,   1,4-гликозидных связей в N-ацетилмурамовой  кислоте. Синтезируется слюнными железами. Молекулярная масса лизоцима составляет 15-17 кДа,  оптимум действия при рН 5-7. Синтезируется околоушными железами в концентрации 0.5 мг/л.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62639. Урок физической культуры – урок здоровья 23.68 KB
  По данным социологических исследований отмечается что у активно занимающихся физической культурой и спортом в значительно меньшей степени более чем на 20 проявляется психологическое и особенно общее утомление...
62640. Совершенствование техники передачи, ловли и ведения баскетбольного мяча 83 KB
  Ходьба: обычная по залу; на носках руки вверх; на пятках руки за голову в сторону; ходьба на внешней стороне стопы; ходьба на внутренней стороне стопы. Передвижения приставными шагами правым левым боком с имитацией передач бросков от груди...
62641. Прохождение полосы препятствий. Совершенствование баскетбольной техники 55.13 KB
  Цель: обучить навыкам игры в баскетбол Задачи: Образовательные: совершенствовать технику ведения мяча правой и левой рукой в движении. Оздоровительные: развивать быстроту реакции Воспитательные: содействовать развитию внимания и воспитанию чувства коллективизма...
62642. Совершенствование навыка ходьбе на лыжах. Продвижение скользящим шагом до 1000 метров 16.61 KB
  Продвижение скользящим шагом до 1000 метров Задачи урока: образовательные: Совершенствование умения передвижения скользящим шагом до 1000 метров воспитательные: воспитывать трудолюбие настойчивость в достижении цели.
62643. Техника передачи мяча двумя руками от груди после ведения на месте, в шаге 110.84 KB
  Стоя ноги вместе руки на поясе стоя ноги на ширине плеч руки согнуты в локтях перед грудью стоя ноги на ширине плеч руки в стороны кисти сжаты в кулак стоя ноги на ширине плеч руки на поясе.