18.Минерализация костной ткани и твердых тканей зуба

В основе этого процесса — образование кристаллов апатита с участием фосфата кальция.

В организме внеклеточная жидкость перенасыщена фосфатом кальция и он начинает осаждаться.

Выделяют 2 стадии осаждения фосфата кальция:

▪нуклеация — образование плотного осадка (ядра);

▪рост кристаллов из ядра — эпитаксис.

Нуклеация бывает гомогенная (кристаллы образуются без участия другой фазы) и

гетерогенная (образование кристаллов инициирует другая фаза, играющая роль матрицы-затравки). Матрица может и направлять рост кристаллов. Роль матрицы выполняют

протеогликаны, гликозаминогликаны, Са-связывающие белки: фосфопротеины и белки,

содержащие γ-карбоксиглутаминовую кислоту (γ-КГК), для синтеза которой нужен витамин К.

Теории минерализации костной ткани и твердых тканей зуба:

1)физико-химическая, в основе которой лежат названные выше 2 стадии;

2)ферментная: щелочная фосфатаза костной ткани гидролизует фосфорорганические

эфиры, в результате этого освобождается фосфат-ион, что при наличии кальция и

матрицы вызывает рост кристаллов ГА;

3)смешанная: сначала синтезируется внеклеточный матрикс, а затем наступает этап

минерализации из-за перенасыщенного состояния раствора фосфата кальция и наличия

матрицы.

НЕКОЛЛАГЕНОВЫЕ БЕЛКИ КОСТНОЙ ТКАНИ И ИХ РОЛЬ

В ПРОЦЕССАХ МИНЕРАЛИЗАЦИИ

Остеокальцин: 1) содержит 3 остатка γ-КГК → связывает Са 2+ ; 2) прочно связан с

апатитом; 3) участвует в росте кристаллов.

Костный сиалопротеин: 1) содержит трипептид АРГ-ГЛИ-АСП (R-G-D) → способен

связываться с другими клетками, макромолекулами и рецепторами клеточных мембран; 2) через

специальный рецептор (10 остатков ГЛУ) связывается с Са 2+; 3) относится к фосфопротеинам,

тесно связан с клетками и апатитом; 4) присоединяет остеобласты к кости в период ее синтеза.

Остеопонтин: 1) содержит трипептид R-G-D; 2) связывается с Са 2+; 3) прочно связан с

апатитом.

Остеонектин: 1) имеет Са-связывающий домен, хотя в нем и нет γ-КГК; 2) связывается с

коллагеном и апатитом.

Тромбоспондин: 1) содержит трипептид R-G-D; 2) связывается с поверхностями клеток и

другими белками костной ткани.

Костный кислый гликопротеин: участвует в минерализации костной ткани.

I. Белки, нерастворимые в ЭДТА и НCl, проявляют сродство к коллагену и эластину и играют роль "скелета". Этот скелет, во-первых, придает устойчивость структуре эмали, во-вторых, на нем крепится. Этот белок и является функциональной единицей белковой матрицы

Са-связывающий белок образует нерастворимый комплекс с Са²⁺, одна его молекула способна связать 8-10 ионов Са. Часть этого кальция используется на создание белковой трехмерной матричной сетки, а другая – на взаимодействие сетки с минеральной фазой – гидроксиапатитом эмали.

Кроме того, в образовании агрегатов Са-связывающего белка большую роль играют фосфолипиды, которые локализованы в местах контакта Са-связывающего белка и минеральной фазы. (рис. в «Биохимии полости рта»

Субъединицы белка образуют особую трехмерную сетку из длинных перегородок, которые связаны между собой через одинаковые интервалы поперечными Са-мостиками. Центрами нуклеации являются именно эти перегородки благодаря наличию функциональных групп (фосфат фосфосерина и фосфолипидов, карбоксилы аспарагиновой и глутаминовой кислот и др.). Кристаллы формируются на перегородках с обеих сторон. Это обеспечивает их строго упорядоченное расположение, регулярность строения, прочность и другие свойства эмали. По мере завершения минерализации белковые перегородки все больше погружаются в кристаллы.

Таким образом, Са-связывающий белок и белок, нерастворимый в ЭДТА и НCl, ориентируют ход кристаллизации, обеспечивая упорядоченность эмали.

II. Белки эмали играют еще одну очень важную роль: белковая сеть, окружающая апатиты, предотвращает контакт апатитов с кислотами, смягчая их влияние и защищая кристаллы апатита от растворения.

В ранней стадии развития кариозного процесса (в стадии белого и пигментированного пятна) содержание белка в участке поражения возрастает в 3-4 раза. При этом пигментированное пятно в течение нескольких лет может не превращаться в кариозную полость, хотя в нём содержание Са и Р значительно снижено. Отсюда сделали вывод, что белок эмали действительно оказывает защитное действие, стабилизируя процесс деминерализации.

19

ЦИКЛ КОРИ

Метаболический груз работающей мышцы передается в печень, где соотношение НАДН/НАД+ ниже, чем в сокращающейся мышце

В мышцах нет Г-6-фосфатазы, поэтому гликоген, распада-ющийся в миоцитах, используют только они сами, т.к. фосфорилированная глюкоза не может выйти из клетки

Источники глюконеогенеза - только гликогенные аминокислоты

• В пируват – ала, сер, цис, гли

Большинство аминокислот преобразуется в промежуточные продукты цикла Кребса:

• В оксалоацетат или фумарат – асп, асн

• В фумарат – 1) аминокислоты тир, фен, тре, вал, мет, иле, гли, про, арг, глу, глн, гис 2) жирные кислоты с чётным числом атомов С.

• Анаплеротические – реакции для пополнения количества метаболитов ЦТК

30% аминокислот, поступающих в печень – аланин. Биологический смысл глюкозо-аланинового цикла – транспорт аминного азота из мышц и предотвращение лактоацидоза

Стадии превращения пирувата в фосфоенолпируват

В виде малататранспортируется через мембрану митохондрии, а затем снова преобразуется в оксалоацетат

процесс ГНГ обратный гликолизу, но в местах 3-х необратимых реакций используются 4 обходных фермента:

Ферменты обходных реакций глюконеогенеза

4 Глюкозо-6-фосфатаза 3 Фруктозо-1,6-бифосфатаза

2 Фосфоэнолпируват- карбоксикиназа, ОА→ФЕП

1 Пируваткарбоксилаза, ПВК→ОА

Синтез глюкозы в результате глюконеогенеза энергозависим При синтезе глюкозы из лактата расходуется энергия 4 АТФ и 2 ГТФ

лактат + лактат → 1 молекула глюкозы

• пируваткарбоксилаза – 2 АТФ,

• фосфоенолпируваткарбоксикиназа – 2 ГТФ

• на этапе обратимой киназной реакции гликолиза при глюконеогенезе идёт уже не образование, а расход АТФ – 2 АТФ

Таким образом – при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе – организм должен иметьвозможность получить глюкозу. Это достигается процессом глюконеогенеза.Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку "шлаков" – лактата, образованного при мышечной работе и в эритроцитах, и глицерола, являюще-

гося продуктом липолиза в жировой ткани

Глюконеогенез – синтез глюкозы de novo из неуглеводных компонентов. Протекает в печени и ≈10% в почках.

• Предшественники для глюконеогенеза

• лактат (главный),

• глицерол (второй),

• аминокислоты (третий) – в условиях длительного голодания.

• Физиологическое значение.

Места поступления субстратов (предшественников) для глюконеогенеза

аланин Биологический смысл глюкозо-аланинового цикла – транспорт аминного азота из мышц и предотвращение лактоацидоза

20. Пути образования и использования пировиноградной кислоты. Окислительное декарбоксилирование пирувата: последовательность реакций, связь с дыхатель¬ной цепью, регуляция, энергетический эффект. Метаболизм пирувата в реакциях трансаминирования и глюконеогенеза, биологическое значение этих процессов. Обмен пирувата и баланс витаминов. Характеристика тиамина и пантотеновой кислоты, их роль. Особенности метаболизма пирувата микрофлорой полости рта.

Пируват — важное химическое соединение в биохимии. Он является конечным продуктомметаболизма глюкозы в процессе гликолиза. Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пировиноградной кислоты. Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным. В условиях достаточного поступления кислорода, пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А, являющийся основным субстратом для серии реакций, известных как цикл Кребса, или дыхательный цикл, цикл трикарбоновых кислот. Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции в оксалоацетат. Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанол^[1] у растений.