INFONKO.RU

Биохимия задачи к экзамену(Спецкурс)

1. Для предотвращения развития кариеса стоматологи советуют в продуктах питания сахарозу заменять на неуглеводные подсластители (аспартам, сахарин, ксилит). Обоснуйте справедливость такой рекомендации. Для этого:

а) напишите пути использования сахарозы бактериальными ферментами полости рта;

б) представьте схему процесса, который приводит к образованию молочной кислоты;

в) объясните роль конечного продукта в образовании кариеса;

г) назовите другой продукт, который образуется из сахарозы, опишите его роль в формировании зубного налета.

а) пути использования сахарозы бактериями ротовой полости зависят от её количества в пище. При низкой концентрации сахароза быстро гидролизуется до глюкозы и фруктозы, которые включаются в гликолиз, при высоком содержании в пище она не только используется как энергетический субстрат, но и превращается бактериями во внеклеточные полисахариды декстран и леван. (рис. 12.35).

б) анаэробный гликолиз (рис.6.23, правая схема, нужно указать все ферменты).

в) протоны, образующиеся при диссоциации лактата, участвуют в замещении кальция в кристаллах гидроксиапатитов эмали и даже вызывают их разрушение. Это приводит к повреждению эмали и развитию кариеса.

г) другим продуктом является декстран, который образуется под действием бактериального фермента декстрансахаразы. Фермент гидролизует сахарозу до глюкозы и фруктозы, а затем присоединяет молекулы глюкозы α-1,6-, а в точках ветвления α-1,3-гликозидной связью к растущей молекуле декстрана. Декстрансахараза специфична только к сахарозе и не катализирует полимеризацию свободных молекул глюкозы или глюкозы из других ди- и полисахаридов. Декстран – это внеклеточный липкий нерастворимый полисахарид, который играет главную роль в образовании зубного налета на гладкой поверхности зуба. Гликопротеины. клетки слущенного эпителия и декстран формируют основную среду зубного налета, которая заселяется оральными микроорганизмами, в первую очередь S.mutans.

______________________________________________-

2. Известно, что одним из факторов резистентности эмали к кариесу является значение кальциево-фосфорного коэффициента. Почему прием углеводов, в первую очередь сахарозы, снижает значение этого коэффициента? Для ответа:

а) укажите значение кальциево-фосфорного коэффициента для эмали в норме;

б) назовите процесс, происходящий в эмали, в результате которого Са/Р-коэффициент изменяется, и опишите его;

в) представьте схему процесса, который является источником ионов, снижающих резистентность эмали к кариесу.

При употреблении пищи, богатой углеводами, количество карбонатапатитов в эмали увеличивается, так как основным источником НСО3- в тканях зуба является аэробное окислениеглюкозы, происходящее в одонтобластах и микроорганизмах зубного налёта. Накопление карбонатапатитов свыше 3-4% общей массы гидроксиапатитов приводит к развитию кариеса.



а) если строение основного апатита соответствует формуле Ca10 (PO4)6(OH)2, то соотношение Cа/Р равно 1,67.

б) В гидроксиапатитах эмали зуба на уровне элементарных ячеек кристаллов происходят интенсивные изоморфные замещения. Эти процессы возможны благодаря важнейшему свойству эмали – проницаемости. Размеры имеющихся пор позволяют проникать в эмаль различным ионам, которые адсорбируются на её поверхности. Однако только небольшое количество ионов может включаться в структуру апатитов, это Ca2+, РО43-, F-, Sr2+, Cl-. Реакции изоморфного замещения протекают очень медленно и условно подразделяются на 3 стадии. На I стадии в течение нескольких минут возможен обмен ионов между тканью межпризменного пространства и гидратной оболочкой кристаллов. На II стадии ионы, проходя гидратную оболочку, диффундируют в поверхностные слои кристаллов. На III стадии происходит перемещение ионов из поверхностного слоя в глубь кристаллов.

в) аэробное оксиление глюкозы (гликолиз + ОПК) (рис.6.18, 5.16, 5.17)

3. По сообщениям ученых университета Северной Каролины, новым направлением в предотвращении и лечении пародонтопатий может стать применение гистатинов. Объясните, почему именно эти белки привлекли внимание ученых, разрабатывающих новые методы лечения. Для этого:

а) назовите уникальные белки слюнных желез и укажите особенности их строения;

б) опишите функции этих белков и предположите, какая из них в большей степени вызвала интерес ученых.

а)Гистатины – низкомолекулярнве белки с выскоим содержанием гистидина поступают в слюну в составе секретов околоушных и поднижнечелюстных желез.

б) – связываясь с кристаллами гидроксиапатитов эмали гистатиты участвуют в формировании пелликулы зуба;

- взаимодействуя с фосфатами, они ингибируют рост кристаллов ГАП в слюне;

- инактивируют протеазы, секретируемые микроорганизмами ротовой полости;

- их бактерицидное свойство основано на способности образовывать в клеточной мембране бактерий спиралевидную структуру, это увеличивает её проницаемость и вызывает гибель микроорганизмов. Наиболее активно эта защитная функция проявляется у гистатинов в отношении С.Albicans. Именно эта функция привлекла внимание ученых.

_________________________________________________________________________

4. Одно из клинических проявлений цинги – кровоизлияния в кожу и слизистые. Объясните, недостаток какого витамина приводит к этому заболеванию. Для ответа:

а) назовите этот витамин и его функцию в формировании основного белка межклеточного матрикса;

б) напишите реакции, скорость которых снижается при недостатке этого витамина;

в) укажите вещества, необходимые для протекания этих реакций;

г) на схеме образования тропоколлагена укажите, на каком этапе его формирования протекают эти реакции.

а) недостаток витамина С (аскорбиновой кислоты). Принимает участие в реакциях гидроксилирования пролина и лизина. Остатки гидроксипролина участвуют в образовании водородных связей, стабилизирующих трехспиральную структуру коллагена. Присутствующие в молекуле лизин и гидроксилизин необходимы для образования ковалентных связей при сборке коллагеновых фибрилл. Гидроксилирование лизина очень важно для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл. При цинге – заболевании, вызванном недостатком витамина С, нарушается гидроксилирование остатков пролина и лизина. Образуются менее прочные и стабильные коллагеновые волокна, что приводит к большой хрупкости и ломкости кровеносных сосудов с развитием цинги. Клинически картина цинги характеризуется возникновением множественных точечных кровоизлияний под кожу и слизистые оболочки, кровоточивостью дёсен, выпадением зубов, анемией.

б) (рис.11.9).

в) кислород и α-кетоглутарат

г) рис.11.8 (витамин С необходим на стадии гидроксилирования пролина и лизина).

5. Одними из наиболее известных противокариозных средств защиты являются фториды. Они могут поступать в эмаль с питьевой водой или непосредственно на поверхность зуба при использовании фторидсодержащих зубных паст. Имея информацию о высоком спросе на фторидсодержащие зубные пасты, производители жевательной резинки решили тоже включить в состав своей продукции фториды. Однако после консультации с врачами-стоматологами они были вынуждены отказаться от этой идеи. Почему стоматологи запретили использовать фториды в составе жевательной резинки? Для ответа на вопрос, объясните:

а) механизм противокариозного действия фторидов;

б) почему применение фторидсодержащих зубных паст полезно, а использование жевательной резинки, содержащей фториды опасно для зубов;

в) к каким последствиям могло привести использование такой продукции детьми и подростками.

А) появление в небольших количествах фтора в кристаллической структуре апатита повышает его плотность и устойчивость к разрушению, например при снижении рН.

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

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

б)Длительное жевание резинки приведет к повышению концентрации фтористых соединений в слюне. Поступление в эмаль высоких концентраций фтора приводит к образованию фторида кальция, практически нерастворимого вещества, которое исчезает с поверхности зубов при рН>7,0. Вместе с фтором эмаль теряет ионы кальция.

в) избыточное содержание F- в воде и почве сопровождается разрушением апатитов зубов и развивается флюороз.

________________________________________________________

6. Известно, что многие синтетические курареподобные лекарственные средства – структурные аналоги ацетилхолина при приеме внутрь вызывают ксеростомию. Объясните это явление. Для этого представьте схему регуляции секреции слюны и поясните:

а) как курареподобные лекарственные средства влияют на активность связывания ацетилхолина с рецептором, укажите механизм их действия;

б) причину ксеростомии при приеме лекарств, которые являются структурными аналогами ацетилхолина;

в) влияние снижения скорости секреции слюны на состояние микробной флоры полости рта.

а) Активность связывания ацетилхолина с рецептором снижается, механизм конкурентного обратимого ингибирования.

б) регуляция секреции слюны осуществляется с участием нейромедиаторов. Этот путь представлен парасимпатическими и симпатическими волокнами. Ацетилхолин, выделяющийся при раздражении парасимпатической системы, взаимодействует с рецепторами слюнной железы и вызывает выделение большого количества жидкой слюны, которая содержит много солей и мало органических веществ. При возбуждении симпатических волокон высвобождается норадреналин, который стимулирует секрецию небольшого количества густой вязкой слюны, в состав которой входит мало солей и много органических веществ. От соотношения сигналов управления зависит скорость секреции, количество и состав секрета.(рис. 12.4). При снижении активности ацетилхолиновых рецепторов остается один путь - через норадреналин, который дает мало слюны и она – вязкая.

в) при снижении секреции слюны количество микроорганизмов в полости рта увеличивается,

7. Стоматолог, запломбировав все кариозные полости, рекомендовал пациентке есть меньше сладкого, так как избыток сахарозы и глюкозы в пище изменяет рН слюны и может ускорить разрушение эмали. Обоснуйте рекомендацию врача, объяснив, как изменяется рН слюны при избытке легкоусвояемых углеводов в пище и как изменение рН влияет на активность ферментов слюны. Для этого:

а) укажите значение рН слюны в норме;

б) перечислите ферменты слюны, активация которых может привести к разрушению эмали и пародонта;

в) поясните роль этих ферментов в развитии патологических процессов в ротовой полости.

а) рН слюны в норме составляет 6,8 – 7,4.

б-в) В смешанной слюне присутствуют гликозидазы, которые поступают в слюну в составе секрета слюнных желез (лизоцим), секретируются микроорганизмами или имеют лизосомное происхождение.

Лизоцим гидролизует углеводную составляющую бактериальной стенки, что вызывает гибель микроорганизма. Заживление ран слизистых оболочек ротовой полости, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, зависит от активности лизоцима слюны.

Гликозидазы бактериального и лизосомного происхождения могут гидролизовать углеводную составляющую: 1) протеинов слюны (что снизит защитные функции слюны), 2) гликолипидов и гликопротеинов мембран клеток эпителия ротовой полости (что приведёт в конечном счёте к нарушению их функций).

Бактериальный ферменты β-глюкуронидаза, нейраминидаза и гиалуронидаза наиболее активны в кислой среде. Изменение рН слюны в кислую сторону способствует активации этих ферментов, возрастает вероятность разрушения структурных молекул соединительной ткани пародонта – гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфатов и дерматансульфатов и развития гингивита. Повышение активности β-глюкуронидазы представляет опасность для муцинов, так как фермент расщепляет их углеводную составляющую. Нарушение структуры пелликулы, в которой основную роль играет муцин, увеличивает вероятность разрушения эмали и развития кариеса.

Кислая фосфатаза попадает в смешанную слюну в составе секрета больших слюнных желез, а также из бактерий, лейкоцитов и эпителиальных клеток. Активность фермента в слюне, как правило увеличивается при пародонтите, гингивите, кариесе.

___________________________________________________________

8. Несовершенный (наследственный) амелогенез возникает в результате мутаций в генах белков, участвующих в формировании эмали. Чем можно объяснить появление ошибок в структуре этих генов? При ответе на вопрос:

а) укажите ферменты матричного процесса, которые должны исправлять нарушения структуры ДНК в норме.

б) изобразите схему процесса, в котором участвуют эти ферменты и опишите механизм их действия;

в) назовите известные вам белки эмали, опишите особенности их строения.

а) ферменты репарации (эндонуклеаза, эзконуклеаза, ДНК-полимераза-β, ДНК-лигаза.

б) рис. 3.11.(описание схемы дается в тексте учебника)

в) 90% белков эмали составляет амелогенин, имеющий низкую молекулярную массу, остальные 10% представлены энамелином, тафтелином, амелином, последний составляет более 5%. Амелогенины – гликофосфопротеины, на 25-30% состоящие из пролина, содержат также много гистидина, глутамина и лейцина. Энамелин фосфорилируется в ходе посттрансляционных модификаций, что обеспечивает его связь с минеральным компонентом эмали. Углеводная составляющая амелогенина и энамелина представлена в основном остатками сиаловой кислоты, галактозамина и глюкозамина. Тафтелин – фосфорилированный гликопротеин, участвует в образовании центров кристаллизации на начальной стадии минерализации эмали.

9. В Забайкалье вдоль берегов реки Уров местность загрязнена радионуклидами, в частности стронция (Sr40). У местных жителей и животных наблюдают частые переломы и недоразвитости конечностей. Объясните влияние радиоактивного стронция на прочность костной ткани. Для этого:

а) представьте формулу основного апатита костной ткани у здорового человека;

б) опишите изменения, происходящие в структуре гидроксиапатитов жителей этой местности, подтвердив соответствующей реакцией;

в) укажите значение коэффициента Ca/P в норме и его изменение при данной патологии;

г) приведите примеры замещения других ионов апатитов кости, как изменяется их устойчивость и прочность;

д) назовите условия, определяющие интенсивность таких превращений.

а) Ca10 (PO4)6(OH)2

б) При недостатке в пище и питьевой воде кальция стронций активно усваивается организмом и занимает его место в кристалле гидроксиапатита.

Ca10 (PO4)6(OH)2 + Sr2+→ Ca9Sr(PO4)6(OH)2 +Ca2+

в) Для биогенных апатитов, образованных в организме человека, молярный коэффициент Са /P варьирует от 1,33 до 2,0. При замещении кальция на стронций этот коэффициент снижается,

г)Пример.Важное значение имеет участие F- в изоморфном замещении, при этом образуются гидроксифторапатиты и фторапатиты.

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

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

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.

д) присутствие заместителей и кальция в пище и воде, наличие заболеваний типа сахарного диабета (ацидоз) и т.п.

Карбонатапатиты эмали могут образовываться как в поверхностных слоях, так и в непосредственной близости от эмалево-дентинной границы. Основным источником HCO3- в тканях зуба является аэробное окисление глюкозы, происходящее в одонтобластах и микроорганизмах зубного налета. Поэтому при употреблении пищи, богатой углеводами, количество карбонатапатитов в эмали увеличивается. Накопление этих соединений свыше 3-4% от общей массы ГАП приводит к развитию кариеса.

10. При гиперальдостеронизме (аденома коры надпочечников) секретируемая в ротовую полость слюна содержит меньше натрия и хлора, но больше калия по сравнению с нормой. Для объяснения этого факта:

а) опишите строение, место синтеза, клетки-мишени, систему передачи сигнала гормона альдостерона;

б) представьте рисунок клетки-мишени альдостерона, действуя на которые он изменяет электролитный состав слюны;

в) назовите белки, синтез которых увеличивает альдостерон, объясните их функцию;

г) используя схему, объясните развитие гипертензии у больных с аденомой коры надпочечников.

Суммарным биологическим эффектом индуцируемых альдостероном белков является увеличение реабсорбции ионов натрия в канальцах нефронов и слюнных железах, что вызывает задержку NaCl в организме и возрастание экскреции калия.

а) Альдостерон – стероидный гормон, место синтеза – клубочковая зона коры надпочечников, клетки-мишени – эпителиальные клетки канальцев нефронов и слюнных протоков. (схема действия стероидного гормона (на стр. 90).

б) рис. 10.23

в) (Белки выделены жирным шрифтом).Как следствие в апикальной мембране эпителиальных клеток слюнных протоков повышается содержание белков-переносчиков ионов Na+ и К+. Возрастает реабсорбция ионов натрия в эпителиальную клетку и экскреция ионов калия через калиевые переносчики в слюнной проток. Для переноса Na+ из клетки в кровь гормон индуцирует синтез Na+, К+ - АТФ–азы. Для обеспечения работы АТФ-азы энергией альдостерон стимулирует синтез первого фермента ЦТК – цитратсинтазы, поэтому в эпителиальных клетках слюнных протоков повышается активность энергетического обмена.

г) рис. 10.26

12. У пациентов с болезнью Паркинсона наряду с нарушением двигательных функций, наблюдается гиперсаливация, которая возникает из-за нарушения акта глотания. Таким больным обычно назначают М-холиноблокаторы. Объясните, как применение таких препаратов отразится на состоянии эмали зубов больного. Для ответа:

а) опишите известные вам причины развития болезни Паркинсона, представьте схему процесса, скорость которого снижена у больных;

б) приведите схему регуляции секреции слюны;

в) изобразите трансдукцию сигнала, который будут блокировать М-холиноблокаторы;

г) объясните причины нарушения состава слюны и ее реминерализующих свойств.

А) болезнь Паркинсона развивается при недостаточности дофамина в черной субстанции мозга. Сопровождается снижением активности тирозингидроксилазы или ДОФА-декарбоксилазы (рис.7.45).

Б) рис. 12.4

В) М-холиноблокаторы нарушают связывание ацетилхолина со своим рецептором, не реализуется аденилатциклазная система передачи сигнала ацетилхолином в клетку. (рис.4.12).

Г) при применении указанных лекарственных препаратов количество выделяемой слюны снижается, она содержит мало солей и много белков. Слюна при этом недонасыщена кальцием, из реминерализующей она превращается в деминерализующую. При этом возрастает вероятность развития кариеса.

________________________________________________________________

13. Для контурной пластики и реконструкции дефектов альвеолярных отростков в стоматологической практике широко применяется тромбоцитарная масса, представляющая собой плазму крови, обогащенную тромбоцитами, которые секретируют IGF-1 – инсулиноподобный фактор роста, ТGF-β – трансформирующий фактор роста, РDGF – тромбоцитарный фактор роста. Объясните механизм стимулирующего действия тромбоцитов на восстановление кости альвеолярного отростка. Для ответа:

а) укажите функции белков, которые секретируют тромбоциты;

б) опишите механизм передачи сигнала этих веществ;

в) назовите, синтез какого основного белка матрикса кости повысится при активации приведенного механизма передачи сигнала;

г) представьте схему синтеза белка, о котором идет речь в пункте в).

А)IGF-1 – стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов и остеокластов. В период роста и развития организма наблюдается наиболее высокое содержание IGF-1. При остеопорозе секреция IGF-1 снижается.

ТGF-β – участвует в регуляции процесса репарации и ремоделирования, стимулирует синтез в остеобластах основного белка матрикса кости коллагена I типа и щелочной фосфатазы, которая повышает концентрацию ионов РО43- в зоне минерализации.

РDGF взаимодействует с рецепторами остеогенных клеток, активация которых приводит к повышению скорости матричных процессов (синтез ДНК, РНК, белка). Количество этого белка возрастает при репарации перелома кости.

Б) (рис. 11.31) (в подписи к рисунку дается описание этого рисунка).

В) коллагена I типа;

Г) (рис. 11.8).

14. В последнее время в стоматологии часто употребляется понятие «кокаиновый кариес». Известно, что некоторые наркотики действуют на клетки-мишени через β-адренорецепторы и вызывают в организме такие изменения как учащение сердцебиения, расширение зрачка, замедление деятельности ЖКТ, быструю потерю веса и ксеростомию. Определите причины потери веса и появления кариеса у наркозависимых людей. Для этого:

а) напишите схему действия наркотических веществ на β-адренорецепторы ацинарных клеток слюнных желез;

б) представьте схему регуляции слюноотделения, укажите причины ксеростомии у наркозависимых;

в) укажите, как при ксеростомии изменяются свойства и состав слюны, структура тканей зуба;

г) объясните, какие метаболические пути будут ускоряться у людей, принимающих наркотики; напишите схему одного из них.

А) аденилатциклазная система (рис.4.12)

Б) (рис. 12.4), действие наркотических веществ приводит к усилению возбуждения симпатических волокон, при этом стимулируется секреция небольшого количества густой вязкой слюны, в состав которой входит мало солей и много органических веществ.

В) Слюна становится недонасыщенной кальцием и фосфатом, превращается из реминерализующей в деминерализующую, резистентность к кариесу снижается. Слюна перестает выполнять свои функции.

Г) распад гликогена в печени (рис. 6.13), липолиз в жировой ткани (рис.9.17).

15. В процессе заживления ран отмечается активный синтез всех компонентов межклеточного матрикса. Назовите основные макромолекулы образующие внеклеточный матрикс соединительной ткани, опишите образование трехспирального фибриллярного белка межклеточного матрикса. Для ответа:

а) запишите первичную структуру повторяющихся триплетов этого белка;

б) представьте основные этапы синтеза и «созревания» этого соединения;

в) укажите посттрансляционные модификации, которые происходят на всех этапах его образования и их значение для формирования структуры этого белка.

а) Внеклеточный матрикс неминерализованной ткани образуют макромолекулы двух основных классов:

1. Полисахариды – гликозамингликаны (ГАГ):

§ в свободном состоянии;

§ ковалентно связанные с белком;

2. Фибриллярные белки двух типов:

§ структурные (коллаген и эластин);

§ адгезивные (фибронектин, ламинин, нидоген, остеонектин).

Коллаген состоит из 1000 аминокислотных остатков. Каждая 3-я аминокислота – глицин.Триплет – [Гли-Х-Y], где X – чаще всего пролин, а Y – гидроксипролин.

б) (рис. 11.8). Синтез и созревание коллагена сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе.

в) Синтез и созревание коллагена включают в себя целый ряд пострансляционных изменений:

1. Гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина и гидроксилизина.

2. Гликозилирование гидроксилизина

3. Частичный протеолиз – отщепление «сигнального пептида», N- и C-концевых пропептидов.

4. Образование тройной спирали.

16. При очередном осмотре врач-стоматолог диагностировал пародонтоза у пациента. При обследовании в крови больного обнаружена повышенная концентрация кальция, белка остеокальцина, паратгормона. Содержание фосфатов ниже нормы. Какому заболеванию могут соответствовать эти данные? Для ответа на вопрос:

а) опишите действие на ткани-мишени гормона, содержание которого повышено в крови больного;

б) объясните строение белка остеокальцина и его функцию в костной ткани;

в) назовите другие специфические белки костной ткани, опишите особенности их строения;

г) укажите другие маркеры костного метаболизма, содержание которых должно быть повышено в крови и моче больного.

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+ присоединяются к 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+ → Ca92Н+(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.

Снижается выработка эстрогенов в период менопаузы.

А) коллагена I типа

Б) щелочная фосфатаза, локально повышая концентрацию РО43-, способствует образованию центров кристаллизации и формированию гидроксиапатитов. Секреция фермента остеобластами возрастает в период интенсивного образования органических составляющих матрикса и минерализации.

Остеопротегерин - или остеокласт-ингибирующий фактор является основным регулятором активности остеокластов. Остеопротегерин, который является структурным аналогом рецептораrankl на мембране остеокласта. Остеопротегерин, связывая RANKL, снижает его активирующее действие на преостеокласты. Снижение продукции остеопротегерина остеобластами при нормальной продукции белка RANKL, т.е. дисбаланс системы RANKL/OPG, наблюдается при серьёзных нарушениях ремоделирования кости.

_____________________________________________________________________

20. При дефиците в организме витаминов С, РР и В6 наблюдается «хрупкость» стенок кровеносных сосудов, повышенная кровоточивость, снижение эластичности кожи, расшатывание и выпадение зубов. Для объяснения этих проявлений гиповитаминоза;

а) напишите реакции, протекающие в ходе образования коллагена и эластина с участием этих витаминов, назовите ферменты;

б) укажите, этапы формирования коллагена и эластина, включающие эти реакции;

в) Опишите роль продуктов, образующихся в ходе этих реакций, в стабилизации структур коллагена и эластина.

А) рис. (11.9, 11.10).

Б) гидроксилирование – внутриклеточный, модификация под действием лизилоксидазы – внеклеточный.

В) структура фибрилл коллагена стабилизируется путем формирования межмолекулярных ковалентных сшивок (рис.11.13), радикалы лизина и аллизина превращаются в десмозин и изодесмозин, которые образуются в эластине и остеоколлагене.

Кортизол тормозит синтез остеонектина в остеобластах и остеоцитах. Объясните механизм нарушения костеобразования, обусловленный снижением синтеза остеонектина при гиперкортицизме. Для этого:

а) назовите особенности строения остеонектина;

б) опишите роль этого белка в минерализации костной ткани.

ОТВЕТ:

а) рис. 11.24 Остеонектин содержит много аминокислотных остатков Глу, Асп, которые с помощью Са2+ присоединяются к фосфатным остаткам РО43- ГАП. Остеонектин имеет центры связывания со многими структурами внеклеточного матрикса соединительной ткани: коллагеном, альбумином, тромбоспондином, тромбоцитарным фактором роста и клеточными рецепторами. Взаимодействие с лигандами регулируют ионы Са2+, присоединение которых изменяет заряд, конформацию белка и увеличивает его сродство к коллагену и ГАП. В связывании коллагена костного матрикса участвует углеводная составляющая остеонектина.

б) Способность связывать Са2+, коллаген I типа и ГАП позволяет остеонектину формировать центры кристаллизации и инициировать процесс минерализации костной ткани.

Одним из самых хрупких апатитов эмали зуба является карбонатапатит. Почему возникают замещения ионов кристаллической структуры гидроксиапатитов? Для ответа на вопрос напишите реакции;

а) образования карбонатапатита и укажите, когда она ускоряется;

б) образования иона HCO3- и реакции, одним из продуктов которых является СО2, назовите ферменты;

в) других вариантов изоморфных замещений в кристаллях ГАП и объясните их влияние на прочность эмали зуба.

ОТВЕТ:

а) Ca10 (PO4)6(OH)2 + 3 HCO3- → Ca10 (PO4)4 (CO3)3 (OH)2 + 3H+ + 2РО43-

Карбонатапатиты эмали могут образовываться как в поверхностных слоях, так и в непосредственной близости от эмалево-дентинной границы. Основным источником HCO3- в тканях зуба является аэробное окисление глюкозы, происходящее в одонтобластах и микроорганизмах зубного налета. Поэтому при употреблении пищи, богатой углеводами, количество карбонатапатитов в эмали увеличивается. Накопление этих соединений свыше 3-4% от общей массы ГАП приводит к развитию кариеса.

б) СО2 + Н2О → H2CO3 → Н++ HCO3- (фермент – карбоангидраза), Основным источником СО2 в организме является ОПК, поэтому при его активации концентрация НСО3- в крови повышается.

в) Пример.Важное значение имеет участие F- в изоморфном замещении, при этом образуются гидроксифторапатиты и фторапатиты.

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

infonko.ru/asfiksiya-etiologiya-patogenez-stadii-razvitiya.html infonko.ru/asher-luchshe-bi-ti-bila-paranoikom.html infonko.ru/ashita-naseleniya-i-territorij-ot-chrezvichajnih-situacij-prirodnogo-haraktera-stihijnih-bedstvij.html infonko.ru/ashita-socialno-trudovih-prav-grazhdan-po-zaprosam-sudov.html infonko.ru/ashopengauer-o-nichtozhestve-i-gorestyah-zhizni.html infonko.ru/ashp-radioelektronnih-ustrojstv.html infonko.ru/ashtanga-vinyasa-v-kontekste-jogi.html infonko.ru/ashua-s-povtornimi-izmereniyami.html infonko.ru/ashvamedha-yagyu-otec-sovershit-ochen-hotel.html infonko.ru/asimlyacya-abo-anabolzm-sukupnst-procesv-bosintezu-sho-viznachayut-utvorennya-rechovin-potrbnih-dlya-zamshennya-starih-pobudovi-novih-kltin.html infonko.ru/asimmetrichnosti-informacii-.html infonko.ru/asimptomatichnaya-bakteriuriya-nalichie-znachimoj-bakteriurii-v-otsutstvie-lyubih-simptomov-harakternih-dlya-infekcii.html infonko.ru/asinhronnaya-mashina-v-kachestve-generatora.html infonko.ru/asinhronnie-dvigateli-s-korotkozamknutim-rotorom.html infonko.ru/asinhronnie-dvigateli-s-polim-nemagnitnim-rotorom.html infonko.ru/asinhronnie-ispolnitelnie-dvigateli.html infonko.ru/asinhronnie-kondensatornie-dvigateli.html infonko.ru/asinhronnij-dvigatel-s-korotkozamknutim-rotorom-i-faznim-rotorom.html infonko.ru/ask-alternative-questions-to-the-following-sentences.html infonko.ru/asketicheskoe-detstvo-po-gorkomu.html