541

инактивируется переаминированием с α-кетоглутаровой кислотой.

Нервная система оказывает регулирующее действие на метаболизм. При возбуждении отдельных центров ЦНС реакции их усиливаются, в состоянии покоя устанавливается динамическое равновесие между реакциями обмена.

6.5. Биохимия костной ткани

Кость (как орган) – сложное структурное образование опорно-двигательного аппарата, содержащее, кроме костной ткани, красный и желтый костный мозг, хрящевую и соединительную ткани, кровеносные сосуды и нервы. Однако основные специфические свойства кости связаны с костной тканью.

Кость (как ткань) – лабильная система, активно участвующая в обмене веществ организма и поддержании динамического равновесия с окружающей средой. Благодаря уникальной способности к минерализации кость обладает также свойствами депо минеральных элементов.

Костная ткань состоит из основного вещества и костных клеток. Основное вещество состоит из органической основы (матрикса) и минерального (лабильного и стабильного) компонента.

Основной компонент органического матрикса – белок оссеин (костный коллаген) – имеет волокнистую структуру. Волокна склеены оссеомукоидом, представляющим собой аморфное образование органической природы (минерализованные гликопротеины и мукополисахариды).

Строение оссеина неодинаково. Наиболее примитивную форму представляют грубые пучковые образования этого межклеточного вещества. Кроме того, он может быть представлен сетчато-волокнистым и пластинчатым – наиболее совершенным и зрелым видом ткани.

Особенностью костного коллагена является то, что он способен образовать комплексы с минералами, которые обеспечивают особую механическую прочность кости.

181

К минорной фракции органической матрицы кости относят неколлагеновые белки:

1)морфогенетический протеин, обеспечивающий оссификацию матрикса;

2)Са – связывающий кислый гликопротеин, способствующий агрегированию молекул коллагена.

Минеральная часть костной ткани представлена апатитами. Это сложные соли с центральным ионом Са2+. Основным апатитом кости является гидроксиапатит Са10(РО4)6 (ОН)2 , образующий в кости игольчатые кристаллы. В части этих кристаллов две гидроксильные группы могут замещаться на разнообразные анионы (карбонат, цитрат, хлорид, фторид), образуя соответствующие апатиты.

В состав минерального компонента, кроме того, входит около 0,7% магния, 0,7% – натрия, 6% – карбонатов, 1% – цитратов и др.

Часть кальция (15–33%) костной ткани находится в лабильном состоянии (лабильный компонент) и играет в организме метаболически активную роль. Кальций обладает способностью (в случае необходимости) быстро поступать в кровь, ткани, затем возвращаться и вновь откладываться в костной ткани.

В течение 24 часов в костном депо обменивается около 1–60% кальция. Таким образом, депонирующий процесс в костной ткани играет огромную роль в обеспечении физиологических, в том числе продуктивных функций.

По форме кристаллы гидроксиапатита представляют собой гексагональные пластинки размером от 200 • 200 • 20 до 350 • 300 • 50 ангстрем. Общая поверхность кристаллической решетки костной системы необычайно высока и может достигать 0,5–0,7 км2. Это способствует активному ионному обмену в костной ткани.

Органическая матрица костной ткани минерализуется поэтапно. Сначала происходит повсеместная минерализация по зоне обызвествления, вдоль которой кристаллы откладываются на коллаген. Затем откладываются малые кристаллы почти исключительно между определенными пучками коллагеновых нитей. Так формируются стабильный (метаболиче-

182

ски менее активный) и лабильный (более активный) минеральные компоненты костной ткани.

Особая роль в процессе минерализации принадлежит лимонной кислоте, т.к. растворимость кристаллов гидроксиапатита костной ткани в её присутствии возрастает за счет ионизации карбоксильных групп, что снижает рН в костной среде.

Максимальная минерализация наблюдается в пластинчатом межуточном веществе, обладающим наибольшей метаболической стабильностью. Это обеспечивает прочность всей костной структуры.

Костная ткань постоянно подвергается перестройке – рассасыванию одних и образованию других, новых структур костного вещества. Причем, рассасыванию подвержены одновременно минеральный и органический его компоненты.

По завершении роста скелета костная ткань на протяжении всей жизни животного претерпевает процессы костеобразования и костеразрушения, призванных обеспечить прочность её опорных структур.

Процессы роста, минерализации, рассасывания протекают при участии костных клеток: остеобластов, остеокластов и остеоцитов.

Остеобласты – крупные клетки, обеспечивающие формирование органической матрицы и её минерализацию.

Остеокласты – это гигантские многоядерные клетки, продуцирующие в большом количестве кислую фосфатазу. Последняя обеспечивает резорбцию (рассасывание) костной ткани.

Остеоциты служат метаболическим центром окружающего их межклеточного вещества. Причем ограниченный срок их жизни является причиной постоянно текущей перестройки кости.

Таким образом, костная ткань – это продукт жизнедеятельности специфических костных клеток.

В костной ткани высок уровень обменных процессов. Метаболизм костной ткани является частью общего обмена и, таким образом, находится в прямой зависимости от его уровня и состояния.

183

Наряду с этим, костная ткань принимает активное участие в обменных процессах и прежде всего в обмене кальция и фосфора. Как депо минеральных веществ в организме при голодании костная ткань подвергается деминерализации, претерпевая при этом морфологическую перестройку в соответствии с характером и степенью нарушений и функциональной ролью того или иного отдела скелета.

Патологические процессы в скелете характеризуются тремя видами изменений, выявляемых рентгенологически:

1)формы костей и суставов;

2)их контуров;

3)костной структуры.

Эти изменения приводят к системному или очаговому усилению или ослаблению костеобразования и разрушения костной ткани.

Изменение формы и величины отдельных костей, частей и скелета в целом проявляется их укорочением, удлинением, искривлением, изменением объема. Контуры кости могут быть гладкими, ровными, четкими, смазанными. Костная структура меняется вследствие функциональных и патологических причин. Под функциональной перестройкой следует понимать изменение структуры костной ткани под воздействием новых функциональных условий, возникающих в организме в целом или в отдельных её частях.

Патологическая перестройка обусловливается травматическими, алиментарными, воспалительными, дистрофическими, эндокринными, дегенеративными и другими причинами.

На метаболизм костной ткани оказывают влияние витамины.

Вопросы для самостоятельной работы

1.Биохимия крови.

2.Биохимия мочи и почек.

3.Биохимия костной ткани.

4.Биохимия нервной ткани.

184

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биологическая химия – наука о молекулярных основах процессов жизнедеятельности, протекающих в организме животных.

Основная цель учебного пособия – дать общие представления о фундаментальных достижениях биологической химии в изучении химических основ жизни. Поскольку в формировании физиолого-биохимического мышления обучающихся большую роль играет знание строения (структуры) и роли химических компонентов в осуществлении физиологических функций, в учебном пособии нашли отражение современные представления о структуре и функциях молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов; новые сведения о биологической роли и механизме действия витаминов, гормонов и ферментов; особенности обмена веществ в нервной ткани, печени, крови, почках и костной ткани.

Учебное пособие «Биологическая химия» окажет существенную помощь обучающимся не только в изучении и усвоении обменных процессов, протекающих в организме животных, а также позволит анализировать конкретные практические ситуации и поможет принять оптимальное решение.

185

Библиографический список

1.Зайцев, С.Ю. Биохимия животных. Фундаментальные и клинические аспекты : учебник / С.Ю. Зайцев, Ю.В. Конопатов. - СПб.: Издательство «Лань», 2004. – 384 с.

2.Ермолина, С.А. Биологическая химия: учебное пособие /С.А. Ермолина, Л.В. Пилип. – Киров : Вятская ГСХА, 2011. – 184 с.

3.Комов, В.П. Биохимия : учебник для вузов / В.П. Комов, В.Л. Шведова. – М.: Дрофа, 2004. – 638 с.

4.Кононский, А.И. Биохимия животных / А.И. Кононский. - 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Колос, 1992. – 526 с.

5.Ленинджер, А. Биохимия / А. Ленинджер. – Москва : Издательство Мир, 1974. – 958 с.

6.Метревели, Т.В. Биохимия животных / Под ред. проф. Н.С. Шевелева. – СПб.: Издательство «Лань», 2005. – 296 с.

7.Осипова, О.В. Биоорганическая химия : конспект лекций / О.В. Осипова, А.В. Шустов. – М.: Изд-во Эксмо, 2006. –

192с.

8.Пустовалова, Л.М. Основы биохимии для медицинских колледжей / Л.М. Пустовалова. - 3 изд.- Ростов н/Д : Феникс,

2007. – 440 с.

9.Чечеткин, А.В. Биохимия животных : учебник для студентов зооинженерного и ветеринарного факультетов сельскохозяйственных вузов / А.В. Чечеткин [и др.]. – М.: Высшая школа, 1982. – 511 с.

10.Чечеткин, А.В. Практикум по биохимии сельскохозяйственных животных : уч. пособие для студентов зооинженерного и ветеринарного факультетов сельскохозяйственных вузов / А. В. Чечеткин, В.И. Воронянский, Г.Г. Покусай. – М.: Высшая школа, 1980. – 303 с.

11.Шлейдер, И.А. Биохимия животных с основами физической и коллоидной химии : учебник / И.А. Шлейдер, Г.И. Бородин. – Пенза : РИО ПГСХА, 2007. – 245 с.

186