Органические вещества Неорганические вещества

Содержание основных компонентов костей, особенно воды, жира и неорганических веществ с возрастом жи­вотных меняется (табл. 24).

В среднем кости имеют следующий химический со­став: вода 13, 8—44, 4%, коллаген 32—32, 8%, минераль­ные вещества 28—53%, жир 1, 3—26, 9%.

Наиболее важными и характерными структурными элементами костей, имеющими промышленное значение, являются костная ткань и костный мозг.

 

Составные части

ТАБЛИЦА 24

Содержание (в %) в костях животных раз­ного возраста

1 месяц

1 год-

3—4

года

при рож­дении

стоит разрушительному влиянию микроорганизмов и других факторов. Исследование скелетов ископаемых млекопитающих показало, что хотя содержание орга­нических веществ в костях уменьшено, а минеральных увеличено,. выделяемый коллаген обладает характерны­ми для него свойствами.

 

56, 11 1, 92 2, 29 16, 29 23, 39

65, 67 0, 57 4, 61 13, 59 15, 56

21, 45 16, 28 1, 17 16, 10 45, 00

20, 88 18, 05 1, 23 15, 40 37, 17

Вода.....................................

Жир......................................

Органические вещества растворимые в воде.. нерастворимые в воде.

Неорганические вещества

КОСТНАЯ ТКАНЬ

В состав костной ткани входят костные клетки — остео-циты и межклеточная субстанция, состоящая из межу­точного бесструктурного вещества и оформленных час­тиц — волокон. Межуточное вещество состоит из белко­вой основы — оссеомукоида, который в электронном микроскопе имеет вид аморфного вещества, обволакива­ющего, спаивающего или склеивающего коллагеновые волокна и заполняющего свободное пространство, а так­же из органических соединений, находящихся в тесной связи с минеральными веществами.

Из волокон коллагенового типа, расположенных па­раллельными рядами в виде тонких пучков, формируют­ся изогнутые пластинки (толщиной 4, 5—11, 0 мкм), трубки.

Основной структурной единицей костной.ткани явля­ется остеон (рис. 29). Это — цилиндр с центральным ка­налом, в котором проходят кровеносные сосуды. Канал окружен пластинками, внутри и снаружи расположены высокоупорядоченные пучки волокон коллагена, прони­занные тончайшими кристаллами неорганической природы.

Костная ткань характеризуется значительной твер­достью и упругостью, что объясняется ее особой струк­турой и своеобразным сочетанием морфологических ком­понентов, построенных из органических веществ, с мине­ральными соединениями, нерастворимыми в воде.

Благодаря своеобразию строения, химического соста­ва и большой плотности костная ткань стойко противо-

Рис. 29. Объемная схема строения остеона. В центре канал, содержа­щий кровеносные сосуды. Канал соединен узкими каналами с поло­стями, в которых присутствуют остеоциты. Концентрические слои состоят главным образом из гидроксилапатита, погруженного в раз­личным образом ориентированные волокна коллагена (косая штри­ховка).

Химический состав

В костной ткани содержится 20—25% воды, 80—75% су­хого остатка, в том числе 30% белков и 45% неорганиче­ских соединений. У животных некоторых видов наблюда­ются значительные отклонения от этих показателей.

При обработке костной ткани слабыми кислотами (уксусной, разведенной соляной, фосфорной и др. ) мине­ральные вещества растворяются и остается мягкая, эластическая ткань — органическая часть костной ткани, так называемый оссеин.

Размягчение кости в результате удаления минераль­ных веществ называют мацерацией (лат. maceratio — размягчаю).

Органические вещества. Органическая основа костной ткани построена из белковых веществ, входящих глав­ным образом в структуру оссеина. Основной белок кост­ной ткани — коллаген — составляет 93% всех белков ткани. Состав оссеина (в %): влага 70, белковые вещест­ва 25—28, минеральные вещества 3, жиры 0, 2.

 

Для очистки коллагена, входящего в состав оссеина, от других белков оссеин обрабатывают щелочью. На про­изводстве эта операция называется золкой. Наиболее пригодна для этой цели кальциевая щелочь Са(ОН)₂, так как при ее использовании снижается возможность гидро­лиза коллагена и его потеря благодаря небольшой раст­воримости Са(ОН)₂ (0, 15—0, 18%) и рН раствора 12— 13. Более активные щелочи, например едкий натр, хотя и резко ускоряют процесс, но вызывают значительную деструкцию коллагена.

Во время обработки оссеина щелочью ткань разрых­ляется; растворяются и удаляются органические и неко­торые белковые вещества (альбумины, глобулины). Осо­бенно важна операция золки для удаления муцинов и мукоидов, которые растворимы только в щелочной среде и не коагулируют при кипячении. Присутствие этих глю-копротеидов значительно снижает качество желатиьа. Во время золки коллаген набухает. После удаления ми­неральных и растворимых органических веществ колла­ген оссеина путем нагревания можно перевести в жела­тин.

В основном веществе костной ткани содержится ос-сеомукоид, по строению и физико-химическим свойствам (растворимость в щелочах) сходный с хондромукоидом (содержит эфирносвязанную серную кислоту).

Элементарный состав оссеомукоида (в %): угле­род 47, 43, водород 6, 63, азот 12, 22, сера 2, 32, кисло­род 31, 40.

Стенки костных канальцев выстланы особым белком, более прочным, чем коллаген, похожим по свойствам на кератин, но растворимым в 1%-ном КОН и легко гидро-лизуемым пищеварительными ферментами. Остальное белки (альбумины, глобулины) присутствуют в незначи­тельных количествах.

Из других органических соединений в составе костной ткани в небольшом количестве имеются липиды, в част­ности 0, 177—0, 195% лецитина. В составе эпифизов обна­ружено 0, 0169% гликогена, извлекаемого КОН, а в со­ставе диафизов — 0, 0071 %.

Специфической особенностью костной ткани является содержание в ней значительного количества солей ли­монной кислоты — 70% от всего запаса ее в организме, что обусловлено особенностями биосинтеза ткани..

Минеральные вещества. Наиболее характерными ком­понентами костной ткани являются минеральные вещест­ва, составляющие ^lU объема, или '/г массы ткани. После прокаливания в кости остаются только минеральные ве­щества. Кость сохраняет свою форму, но лишенная ор­ганических веществ, становится весьма непрочной, хруп­кой, легко растирается в порошок; под микроскопом на шлифе такой кости в местах расположения костных ка­нальцев видны большие пустоты. Минеральные вещества представлены главным образом кальциевыми солями угольной и фосфорной кислоты, в меньшем количестве обнаружены магниевые соли фосфорной кислоты и еще меньше фтористого кальция. Около 99% всего кальция находится в составе скелета.

Ниже приведен солевой состав минеральных веществ костной ткани (в %).

Са₃(Р0₄)₂.......................... 85 СаС1₂..................................... 0, 2

CaG0₃.............................. Ю Mg(PO*)₂............................. 1, 5

CaF₂................................. 0, 3

Элементарный состав зольных элементов костной ткани характеризуется следующими данными (в %).

СаО................................ \ 52 К₂0......................................... 0, 2

MgO...................................... 1, 2 С1........................................... 0, 1

Р₂0₆..................... '.. 40, 3 F..................................0, 1

Na₂Q.................................... 1, 1 С0₂......................................... 5, 0

Соотношение солей основных минеральных соедине­ний костной ткани напоминает состав минерала апатита в форме гидроапатита

Са

> ро₄

(ОН)2

Са

Са/

Р0₄

Са'

В костной ткани образуются тончайшие кристаллы этого соединения, видимые под электронным микроско­пом. Кристаллы имеют вид палочек или игл толщиной от 1, 5—3, 0 нм и длиной до 20—40 нм. В 1 г кости содер-

 

7-454

7*

жится около 10¹⁶ кристаллов; общая поверхность их, до­ступная для взаимодействия с окружающей средой, со­ставляет около 100 м².

Кроме того, в составе ткани обнаружены многие мик­роэлементы: Al, Mn, Cu, Pb и др.

Остальные соли не входят в состав кристаллов, а ад­сорбируются на их поверхности. По-видимому, эти ульт-рамикрокристаллы находятся в тесной связи с органиче­скими соединениями ткани. С возрастом животного на­ряду с общим увеличением содержания минеральных веществ в костной ткани нарастает содержание карбона­тов и уменьшается количество фосфатов. В результате такого изменения кости утрачивают упругость и стано­вятся более хрупкими.

Биохимические процессы

Несмотря на видимую инертность, прочность и непо­движность костей, в них происходит постоянный обмен веществ и возобновление тканевых элементов. При жизни животного костная ткань образуется как из соединитель­ной, так и из хрящевой ткани.

В образовании костной ткани большую роль играют костные клетки — остеобласты, богатые РНК, что связа­но с участием их в синтезе белков. В явлениях минера­лизации огромное значение имеет фермент фосфатаза (щелочная), для которой характерна высокая активность именно в костной ткани. Фосфатаза катализирует гидро­лиз фосфатных эфиров органических соединений, глав­ным образом гексозофосфата или глицерофосфата, по­ступающих в костную ткань с током крови

ОН
/ + н₂о
R—СН₂—О—Р=0------------- > ■ R—СН₂ОН + Н₃Р0₄

\^ Фосфатаза

он

В дальнейшем фосфорная кислота взаимодействует с кальциевыми солями, в результате чего СаНР0₄ осажда­ется, а затем в результате адсорбции ионов кальция об­разуется Са₃(Р0₄)2. В процессах переноса кальция ак­тивная роль принадлежит лимонной кислоте.

Осадок изменяется, приближаясь по структуре к апа­титу. Вслед за этим фосфаты адсорбируют из раствора

карбонаты. Кристаллы формируются в каких-то опреде­ленных участках коллагеновой структуры, центрах кон­денсации кристаллов, расположенных вдоль оси волокна через регулярные интервалы.

С помощью Р³² и Са⁴⁵ было показано, что ежедневно обновляется от 10 до 20% минерального состава костной ткани. Обмен коллагена протекает медленнее, как это бы­ло установлено с помощью меченого глицина.

На процесс образования костной ткани влияют гор­моны зобной и паращитовидных желез, гипофиза, поло­вые гормоны, а также витамины D и С (витамин D участвует в регуляции обмена кальция и фосфата и тем самым способствует процессу окостенения).

При нарушении фосфорно-кальциевого обмена (в слу­чае недостатка витамина D) кости утрачивают твердость, так как содержание минеральных солей снижается до 34—19% массы сухой кости (рахит).

КОСТНЫЙ МОЗГ

Костный мозг заполняет костномозговые полости. Его основой является сетчатая (ретикулярная) ткань, в пет­лях которой расположены разнообразные клеточные эле­менты: эритроциты, эритробласты, лимфоциты, лейко-бласты и различные по форме и возрасту кровяные клет­ки. Кроме того, здесь располагаются большие жировые клетки.

При небольшом количестве жировых клеток костный мозг окрашен в красный цвет, а при преобладании их он приобретает желтоватый оттенок. В связи с этим разли­чают красный и желтый костный мозг. Красному костно­му мозгу принадлежит основная роль в кроветворении. Эта функция мозга регулируется сложным нервно-гумо­ральным механизмом. Важное значение имеют также ви­тамины В12, B₆, фолиевая и аскорбиновая кислоты, ионы железа.

Оба вида мозга различаются и по химическому со­ставу. В желтом костном мозге, являющемся запасным питательным веществом, содержатся в основном жиры и в меньшем количестве холинфосфатиды, холестерин, бел­ки и минеральные вещества. Воды в мозге 1, 5—21%, в среднем 14, 7%. В сухом остатке желтого мозга 98, 1% жи­ра, 0, 30% холестерина, 0, 18% лецитина и 0, 17% золы.

Красный костный мозг характеризуется Следующим соотношением основных компонентов (в %): вода 67, 4, су­хое вещество 32, 6, в том числе белок 11, 6, жир 17, 9, мине­ральные вещества 3, 0.

В составе жиров костного мозга преобладают пальми­тиновая, олеиновая, стеариновая кислоты (табл. 25).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		ТАБЛИЦА 25
	Кислота		Содержание в	кислот (в %) мозге
	красном				желтом
Олеиновая..			47, 4 36, 3 16, 4				78 0
Стеариновая			14, 2
Пальмитиновая			7 8

Помимо компонентов, общих с желтым мозгом, в со­ставе красного мозга встречаются в значительном коли­честве белки, а также различные экстрактивные вещест­ва: инозит, молочная и лимонная кислоты, гипоксантин. Из белков содержится 0, 39% (к свежему веществу) фиб­риногена, 1% глобулина, 1, 52% альбумина. Характерно также наличие особых железосодержащих белков, в част­ности фееритина, — вероятных предшественников гемо­глобина. В красном мозгу обнаружен также протромбин.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСТЕЙ

Кости убойных животных составляют до 20% массы ту­ши крупного и мелкого рогатого скота и используются для пищевых целей. На мясокомбинатах из них выделя­ют пищевой костный жир.

Большое количество олеиновой кислоты, белков и экстрактивных веществ в костном жире создает условия для его сравнительно быстрой гидролитической и окис­лительной порчи. Вместе с тем костный мозг, особенно красный, благодаря наличию белков и экстрактивных ве­ществ представляет собой чрезвычайно благоприятную среду для развития микрофлоры и весьма быстро может подвергаться гнилостным изменениям. Чаще всего порча жиров в костях протекает одновременно с развитием гни­лостных процессов.

Как уже отмечалось, костная ткань после извлечения жира подвергается мацерации, золке и затем использу­ется для получения желатина и клея. В последнее время из костной ткани стали изготовлять один из кровезаме-няющих препаратов — оссеиноль.

ХРЯЩЕВАЯ ТКАНЬ

Хрящевая ткань является одним из компонентов скелета» Она состоит из сильно развитого аморфного межклеточ­ного (основного) плотного вещества, в котором встреча­ются клетки, тончайшие волоконца, капельки жира и глыбки гликогена.

Хрящи имеют различное строение в зависимости от выполняемых функций. Различают хрящи гиалиновый (стекловидный), волокнистый (соединительнотканный) и эластический. По внешнему виду гиалиновый хрящ (на­пример, трахеи) — вещество однородное по строению, полупрозрачное, молочно-белого или синеватого цвета.

После обработки поверхности хряща марганцовокис­лым калием выступает его волокнистая основа.

В составе эластического хряща (ушная раковина) преобладают эластические волокна, а в волокнистом хря­ще (встречается в месте перехода сухожилий в гиалино­вый хрящ) содержатся коллагеновые волокна, объеди­ненные в параллельные пучки.

В хрящевой ткани воды содержится больше, а мине­ральных веществ меньше, чем в костной ткани. Об этом свидетельствуют приводимые ниже показатели (в %).

Вода.................................................................... 40—70

Минеральные вещества........ 2—10

Органические вещества......................... 28

В том числе:

белки..................................................... 17—20

жиры............................................................ 3—5

гликоген и др.. .-..'....................... 1

Наиболее важными составными частями основного вещества хрящей являются хондромукоид, мукополиса-хариды (хондроитинсерная кислота), коллаген, протеи-ноид (неизвестный по свойствам), отличный от кератина и коллагена, а также другие органические и минераль­ные вещества.

 

X он д ром у кои д — сложный белок, характерный для хрящевой ткани глюкопротеид, по-видимому, про­дукт деструкции коллагена, связанный с хондроитин-серной кислотой. Элементарный состав его (в %): угле­род 47, 40, водород 6, 42, азот 12, 58, сера 2, 42, кисло­род 31, 28.

В образовании соединения коллагена с хондроитин-серной кислотой участвуют солеобразные связи между отрицательными функциональными группами коллагена и положительными группами мукополисахарида. Хонд-ромукоид и свободная хондроитинсерная кислота состав­ляют цементирующую (стекловидную) основу хрящей.

Хондроинтинсерная кислота (мукополиса-харид) является высокополимерным соединением, моле­кулярная масса которого 260 000. Состоит он из эквимо­лекулярных количеств глюкуроновой кислоты, ацетиль­ного производного аминогалактазы и серной кислоты, довольно легко растворяется в воде; при осаждении об­разуется белый аморфный осадок

I

CH, -0-SO„OH HOO.S-0-CH»

НО-С-Нсерной НО-С-Н I кислоты

Н-С-Н-С-ОН

Н-С------- н-с-он

N-C—Н °

Н, С-С., II I | U ' II I ОН I О Н | Остаток '_ j н_с уксусной « Y _____ „ ___ 0. кислоты I и " Л ™Y,, О Н ОН ОН Н

О

Остаток

, . I I I I 1 I I ноос-с-с-с—с-с-о-с—с—с-с-с—озон

I I I I I I I I I I

Н Н..ОНН П Н Н ОНН Н

Остаток глюкуроновой кислоты

Хондроитинсерная кислота

Хондроинтинсерная кислота является парной эфиро-серной кислотой. Водные растворы ее солей характеризу­ются высокой вязкостью. Мукополисахарид быстро дег­радирует в присутствии щелочей, особенно при темпера­туре выше 0°С. При нагревании с разведенной соляной кислотой хондроитинсерная кислота расщепляется на хондроитин и серную кислоту. В случае отщепления ук­сусной кислоты образуется хондрозин, который при даль­нейшем гидролизе распадается на основные компонен­ты — глюкуроновую кислоту и аминогалактозу.

Важным свойством хондроитинсерной кислоты явля­ется ее способность образовывать солеобразные соедине­ния с различными белками. Помимо коллагена, такие со­единения получены с проколлагеном, яичным альбуми­ном, эдестином, нуклеопротеидами и другими белками. По-видимому, этим объясняется цементирующая роль мукополисахаридов в хрящевой ткани.

Хондроитинсерная кислота встречается преимущест­венно в гиалиновом хряще. С возрастом в ткани гиали­нового хряща откладываются соли кальция (обызвеств­ление). Эластический хрящ в отличие от гиалинового не обызвествляется.

Хрящи используют в пищевых целях и направляют на выработку желатина и клея.

При нагревании хрящей в воде температурой свы­ше 70° С коллаген переходит в желатин и затем в жела-тозы.

Значительное содержание мукополисахаридов и му-копротеидов в хряще затрудняет его переработку при по­лучении желатина. Мукополисахариды и мукопротеиды не коагулируют при кипячении, поэтому в случае непол­ного удаления из ткани могут при нагревании перейти в раствор вместе с желатином. Наличие в растворе желати­на глюкополисахаридов и протеидов уменьшает его вяз­кость и снижает прочность студня. Поэтому из хрящей трудно получить желатин и клей высокого качества. Из хрящей трахеи и носа изготовляется препарат «Хонсу-рид», состоящий в основном из калиевой соли хондрои­тинсерной кислоты. Препарат стимулирует восстанови­тельные процессы при заживлении ран, синтез коллагена, мукополисахаридов.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. XXII. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОБРАЩЕНИЯ С ВЕЩЕСТВАМИ,
2. Анти-частицы. Взаимные превращения вещества и поля.
3. Антипитательные вещества зеленых, грубых и сочных кормов.
4. БИЛЕТ 6 Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике.
5. Глава 8. КОНЦЕПЦИИ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ
6. Глава 8. Минеральные вещества в питании
7. Градуировочные растворы вещества сравнения
8. Диэлектрическое и резистивное состояние вещества.
9. Другие местноанестезирующие вещества
10. ДРУГИЕ МЕТАТЕЛЬНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
11. Загрязнение продовольственного сырья веществами и соединениями, применяемыми в растениеводстве (ПК-1, ПК-4, ПК-7)
12. Измерение расхода и количества вещества