Chemie Prk

• starkes entzündliches Geschehen: Osteoklastogene Th-Zellen (=Th17 Zellen) Synoviale Fibroblasten

  => sezernieren RANKL:

  Ligand für RANK-> aktiviert -> fördert Differenzierung Vorläuferzellen (aus Synovialen Makrophagen ) zu Osteoklasten

  -> mehrkernige Zellen, belegen große Fläche auf Knochen

  => Abbau

• Abbau Knochensubstanz: besonders Gelenk

  -> Osteoklasten -> auf Knochen anheften -> Abbau

  
  

Knochen besteht aus

1. Calcium-Apatit Ca5(PO4)3OH (sehr hart, mineralisch, anorganisch) (Calciumphospaht + Hydroxyt-Ion)

-> betonartig

2. Kollagen: Protein-> Fasern ausbilden

=> außergewöhnliche mechanische Eigenschaften Knochens

= Biegsamkeit, Härte, Tragfähigkeit

=> muss beides auflösen können

1.

• besetzen aufzulösende Region -> versiegelt Bereich unter sich

  -> Resorptionslakune: Reaktionsblase

  -> Versiegelungszone: verhindert ein-/austreten Stoffe

2.

• Proteasen (Cathepsin) -> auflösen Kollagen (Protein) durch Hydrolaseaktivität

  -> in AS oder kleinere Proteine

3.

• Ca-Apatit kann nicht enzymatisch abgebaut werden

  -> unlöslich im neutralen pH

  => löslich in saurem pH

• Reaktion:

  Ca5(PO4)OH + H30+ -> 5Ca2+ + 3PO4 3- + 2H2O

  => Substrat: Ca + Phosphat + Wasser

=> braucht saures Milieu:

• Versiegelung

• H+ Ionen über Protonenpumpe aus Cytosol Osteoklast in Lakune

  -> freie Enthalpie Delta G’0 positiv -> endergon

  => braucht Energie

-> ATP als Energieträger an Protonenpumpe

=> H+ in Lakune

4.

• H+ Ionen müssen nachgeführt werden:

(H2CO3 = Kohlensäure, CO2 durch Zelltatmung immer vorhanden, H2O auch)

-> Katalyse: Carboanhydrase

HCO3- = Bicarbonat, Hydrogencarbonat

5.

• Ausgleich Ladungsdifferenz:

• Transporter: Ionen-Austauscher (AE2, Anionen exchanger 2, keine Energie nötig)

  -> folgen Konzentrationsgradient

  -> dennoch negativ in Osteoklast

  => Abführen Cl- in Lakune

=> Cl- + H+ -> Salzsäure HCl

• Transport über ClC7 (Clorid channel 7) in Lakune

  => el- Neutralität

=> Abbau Knochen

(HCO3- -> nicht in Lakune weil sonst mit H+ zu Kohlensäure -> Rückreaktion)

Kohlensäure:

• Entsteht durch Reaktion von H2O mit CO2

• Kohlensäure ist extrem kurzlebig

• Dissoziiert in H+ und HCO3

• Kann ein weiteres Proton abgeben, zu CO3 2- (=Carbonat)

  
  

  -> eng an pH Wasser gebundene Reaktionen

  -> an sich langsam

  -> Katalyse durch Carboanhydrase

Reaktionen:

-> kann H+ abgeben

-> kann auch H+ aufnehmen -> H2CO3

-> kann H+ aufnehmen -> HCO3-

=> Verbrauch H+ -> Abnahme

=> pH steigt ins basische (alkalisch)

-> wie Osteoklast

Problem:

1. Reaktion langsam: (orangene Fläche)

   -> Carboanhydrase katalysiert:

   hohe Wechselzahl, viel Carboanhydrase in Osteoklasten

2. Gleichgewicht auf Seiten CO2:

   -> Entfernen einer oder beider Reaktionsprodukte

   -> Anionen-Austauscher für HCO3-

   -> Protonenpumpe/H+ -ATP-ase für H+

=> schnelle Umwandlung nach rechts aus Co2 + H20

-> H2O wird vernachlässigt weil genug vorhanden und sich Konzentration am Ende nicht relevant ändert

-> pH wenn H+ verbraucht steigt

-> alkalisch

• blubbert: CO2 wird frei

• Natronlauge dazu -> H+ verbrauchen

  -> Ggw nach rechts-> alkalischer

• blubbern hört auf weil CO2 verbraucht wird

• mehr Säure = mehr Produkt

  -> Ggw Richtung Ausgangsstoffe

• blubbern wird mehr

• pH nach links -> saurer

• Carbonat entfernt

• stark alkalische Ursprungssituation

  -> + Ca

  -> Produkte entfernen

  -> Ggw nach rechts

• Ca + Carbonat -> Milchiger Niederschlag (=Calciumcarbonat= Kalk)

• Bildung H+ -> pH sinkt -> saurer

+ Salzsäure

-> noch saurer