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⁺, РО₄^3-, 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.

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:

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.

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.

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

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.

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).

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.

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).

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 РО₄^3- 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).

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.

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:

§ 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.

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

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).

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.

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.

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.

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

- 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.

Б) щелочная фосфатаза, локально повышая концентрацию РО₄^3-, 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 рецептора_rankl 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.

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.

а) рис. 11.24 Остеонектин содержит много аминокислотных остатков Глу, Асп, которые с помощью Са²⁺ присоединяются к фосфатным остаткам РО₄^3- 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.

а) Ca₁₀ (PO₄)₆(OH)₂ + 3 HCO₃^- → Ca₁₀ (PO₄)₄ (CO₃)₃ (OH)₂ + 3H⁺ + 2РО₄^3-

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.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: