Остеопороз за счет гиперпродукции паратгормона (гиперпаратиреоз).

А) (рис.11.47).

Б) Остеокальцин (ОК) синтезируется и секретируется остеобластами, остеоцитами, одонтобластами. ОК содержит 49 аминокислотных остатков, из которых несколько (3-5) представлены γ-карбоксиглутаминовой кислотой (γ-Глу или gla). Образование γ-Глу происходит во время посттрансляционной модификации белка-предшественника, реакцию катализирует витамин К-зависимый фермент глутамилкарбоксилаза (рис.11.25).

Остатки γ-Глу повышают способность ОК связывать ионизированный Ca²⁺ и кальций ГАП. Комплекс ОК и кальция присоединяется к преостеокластам, моноцитам и стимулирует их дифференцировку.

Присоединяя ионы Ca²⁺, ОК снижает их концентрацию в межклеточном матриксе, поэтому уменьшается связывание кальция с ОН, который участвует в образовании центров кристаллизации, т.е. кость не подвергается избыточной минерализации. Содержание ОК ограничено в местах минерализации и повышено в растущих тканях кости. Экспрессия гена ОК регулируется кальцитриолом, который повышает транскрипционную активность гена белка в остеобластах. При снижении синтеза и секреции ОК наблюдается усиление минерализации кости.

В) Сиалопротеин, Остеонектин, Gla-протеин, остеопонтин, сиалопротеин, тромбоспондин.

Остеонектин (ОСН) – синтезируется и секретируется зрелыми остеобластами и функционально активными остеоцитами. Белок содержит много остатков Глу и Асп, которые с помощью Ca²⁺ присоединяютсяк фосфатным остаткам ГАП. ОСН имеет центры связывания с коллагеном, альбумином, тромобоспондином и клеточными рецепторами. Взаимодействие с этими белками регулируют ионы Ca²⁺, которые изменяют заряд и конформацию ОСН.

ОСН участвует в формировании центров кристаллизации и инициирует процесс минерализации костной ткани.

Gla -протеин матрикса – белок, родственный ОК. секретируется остеобластами на более ранних этапах развития кости и замедляет скорость минерализации. В составе Gla-протеина присутствет 5 остатков γ-Глу, с помощью которых он участвует в Ca²⁺-зависимом взаимодействии с полярными головками липидов мембран остеокластов.

17. Всем известно ощущение оскомины после обильного потребления кислых фруктов. При этом зубы становятся очень чувствительными к горячей и холодной пище. Но это ощущение проходит, если ежедневно чистить зубы зубной пастой, содержащей фтор. Как можно объяснить это явление? Для ответа на вопрос:

а) укажите, в какой форме (ионизированной или неионизированной) будут находиться соединения, содержащиеся в кислых фруктах, в слюне при рН~7,0;

б) напишите реакции, объясняющие изменения в структуре гидроксиапатитов, которые будут вызывать эти вещества;

в) объясните, почему применение зубной пасты, содержащей фтор постепенно снимет неприятное ощущение. Напишите соответствующие реакции.

А) ионизированной

Б)

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + Н ⁺ → Ca₉2 Н ⁺ (PO₄)₆(OH)₂ + Ca²⁺

В) С образованием новых фтористых соединений меняется кристаллическая решетка, повышается её плотность, уменьшается пространство между кристаллами, снижается проницаемость эмали. Повышается устойчивость эмали к кариесу и неблагоприятным воздействиям, например снижению рН слюны.

Ca₁₀ (PO₄)₆(OH)₂ + F^- → Ca₁₀ (PO₄)₆ F(OH) + OH^-

Ca₁₀ (PO₄)₆ F(OH) + F^- → Ca₁₀ (PO₄)₆ F₂ + OH^-

_________________________________________________________________

18. Мочевина является нормальным компонентом слюны человека, выделяется слюнными железами (до 10,0-28,0 мг/дл в секрете в зависимости от железы). Содержание мочевины в смешанной слюне составляет 75-90% её количества в крови. При подкислении среды бактерии полости рта выделяют фермент уреазу, которая расщепляет мочевину на CO₂ и NH₃. Аммиак связывает избыток протонов и переходит в ионизированную форму, обеспечивая поддержание оптимальной слабощелочной среды в ротовой полости. Объясните биологические механизмы этого явления. Для этого:

а) напишите формулами реакцию, которую катализирует уреаза;

б) назовите процесс, который является источником мочевины, напишите его схему, укажите ферменты, реакции, происходящие с затратой энергии, и пути компенсации энергозатрат;

в) укажите локализацию этого процесса в организме, его биологическую роль.

А) (рис.2.4) (только верхнюю реакцию)

Б) орнитиновый цикл (рис.7.24), в реакциях орнитинового цикла расходуется энергия 4 макроэргических связей 3 молекул АТФ на каждый оборот цикла. Пути компенсации энергозатрат:

- в цикле регенерации аспартата из фумарата на стадии дегидрирования малата образуется NADH, который может обеспечить синтез 3 молекул АТФ путем окислительного фосфорилирования;

- при окислительном дезаминировании глутамата в печени и других органах также образуется

NADH и соответственно ещё 3 молекулы АТФ.

В) в печени. Этот процесс:

- выполняет функцию включения азота аминокислот в мочевину, которая экскретируется и предотвращает накопление токсичного аммиака;

- выполняет функцию аргинина и пополнение его фонда в организме.

19. Известно, что эстрогены оказывают анаболическое действие на кости и хрящи. У женщин в менопаузе повышается вероятность переломов костей и ухудшается состояние тканей пародонта. Почему это происходит? Для ответа на вопрос:

а) вспомните, синтез какого основного структурного белка костной ткани индуцируют эстрогены;

б) объясните функции щелочной фосфатазы и белка остеопротегерина, синтез которых также активируют эстрогены в костной ткани.