口腔生物化学PPT课件

口腔生物化学 南方医科大学口腔医学系 王丹 Your company slogan LOGO 本章内容 5 1 牙及周围组织的化学组成 2 唾液及龈沟液的生物化学 3 牙菌斑的生物化学 4 牙体硬组织的生物矿化 口腔生物化学研究的主要方法 Your company slogan LOGO 第1节 牙及周围组织的化学组成 牙及周围组织包含哪些组织学结构？ Your company slogan LOGO 组织结构学角度 牙体组织 釉质（Enamal） 牙本质 (Dentin) 牙骨质 (Cementum) 牙髓 (Pulp) 牙周组织 牙周膜 (Periodontal membrane) 牙槽骨 (Alveolar bone) 牙龈 (Gingiva) Your company slogan LOGO 一、釉质 1、无机成分 2、有机成分 3、釉质晶体的理化性质 Your company slogan LOGO 1、无机成分 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 分子量 疏水结构 牙面亲和力 功 能 MG1 1000kD 有 大 保护 MG2 200-250kD 无 小 除菌 Sheet5 功能 机制 润滑作用 覆盖黏膜，防止刺激，有利于呼吸、咀嚼、说话和吞咽 离子库 过饱和，维护牙齿的完整性，促进病变牙齿再矿化 缓冲作用 中和饮食后牙菌斑产生的酸，缩短牙脱矿时间 清洁作用 清洁口腔食物残屑 抗菌作用 特异性抗菌物质如SIgA和非特异性抗菌物质如溶菌酶、乳铁蛋白、唾液过氧化物酶 凝集作用 凝集口腔细菌，加速细菌清除 构成获得性膜 唾液蛋白在釉质 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面形成保护性的扩散屏障 消化作用 淀粉酶降解食物中的淀粉 味觉功能 唾液作为溶剂使食物与味蕾充分接触，增加味觉的敏感性 外分泌作用 唾液中的物质是外分泌物质，又在肠道内再吸收 水平衡作用 在失水情况下，唾液流率降低，口腔干燥的信息转换成尿素产物降低和饮水增加 途径 Sheet6 途径 产生ATP 生成重要前体 直接产生丙酮酸 EMP 较多 无 有 HMP 较少 有 无 ED — — 有 有 PK — — 有 无 Sheet7 水溶性葡聚糖 水不溶性葡聚糖（变聚糖） 又称 右旋糖苷 左旋糖苷 主要糖苷键 α- 1, 6 α- 1, 3 分子分支程度 低 高 分子结构 线型 交链 Sheet9 蛋白多糖 口腔粘膜 一般粘膜 单糖 较少 复杂 糖链组成 呈线性 无 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 糖链数目 较多 较少 相对糖含量 糖>蛋白 蛋白为主 Sheet8 成分 含量(%) 分布 (表面 釉牙本质界) 环境影响 存在形式 钙磷 33.6-39.4 16.1-18.0 ↓ — — 羟基磷灰石 碳酸盐 1.95-3.66 ↑ 无 钠 0.25-0.9 ↑ — — 与水结合 镁 0.25-0.56 ↑ 无 — — 氯 0.19-0.35 ↓ 无 — — 氟 0.005-0.5 ↓ — — — — 其他微量元素 Your company slogan LOGO 在所有无机物中，氟浓度的变化最大，其影响因素主要有如下几种： 釉质蛋白 组织液 外环境 生理性磨损 Your company slogan LOGO 2、有机成分 主要包括：蛋白质和酶 脂类 枸橼酸盐 糖类 水 分布：釉质的带状结构内 （釉丛、釉板、 釉质间质内） Your company slogan LOGO 釉质蛋白(enamel proteins)分类 釉原蛋白（amelogenins) ---疏水 非釉原蛋白（non-amelogenins) ---酸性 釉丛蛋白（tuftlin) 成釉蛋白（ameloblastin) 釉蛋白（enamelin) 蛋白水解酶类 基质金属蛋白酶（MMP20） 丝蛋白酶 Your company slogan LOGO 3、釉质晶体的理化性质 羟磷灰石晶体是牙体硬组织无机盐基本的结构形式 （1）基本组成 羟磷灰石是一种磷酸钙物质，属于磷灰石的一种，具有和磷灰石一样的晶体结构 （2）釉质晶体的物理性质 （似羟磷灰石） 釉质晶体的基本构型： 长、薄片状 六棱柱形 釉质晶体数目的变化 Your company slogan LOGO Your company slogan LOGO （3）釉质晶体的化学性质 吸收性 离子交换 Your company slogan LOGO （4）釉质晶体的表面化学 釉质表层晶体排列疏松-釉质具有一定的渗透性。 牙齿萌出口腔前 牙齿萌出口腔后 Your company slogan LOGO 龋病 Your company slogan LOGO 二、牙本质和牙骨质 无机成分 碳、磷酸矿物盐、钠、镁、氯 有机成分 胶原蛋白（90%） 非胶原蛋白 枸橼酸盐 脂类 Your company slogan LOGO 胶原蛋白 牙本质 组成：I、V 合成细胞：成牙本质细胞 作用：形成胞外基质骨架 特点：吸引力 硫酸粘多糖 稳定性 高度交链结构 牙骨质 组成：I 非胶原蛋白 成牙本质细胞源性-牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白 血清源性 Your company slogan LOGO 三、牙周组织 牙龈、牙周膜、牙槽骨 1、胶原 2、蛋白多糖 Your company slogan LOGO 1、胶原分布 牙龈 I、III、IV、V 牙周膜 I、III、V 牙槽骨 I Your company slogan LOGO 牙周病变过程中的改变 胶原含量减少： 胶原类型改变： V 型 出现 I 型胶原三聚体 III 型 破坏增加 产生抑制 参与胶原破坏的因素： 胶原酶、巯基复合物 内毒素 Your company slogan LOGO 牙龈蛋白多糖 硫酸皮肤素、透明质酸、 硫酸肝素、4-硫酸软骨素 牙周膜蛋白多糖 硫酸皮肤素、透明质酸、 硫酸肝素、硫酸软骨素 作用：水的再吸收、与胶原纤维发生作用 牙槽骨蛋白多糖 4-硫酸软骨素、透明质酸、 硫酸角质素、硫酸皮肤素 6-硫酸软骨素 2、蛋白多糖—糖胺聚糖+蛋白核心 Your company slogan LOGO 四、口腔粘膜组织 Your company slogan LOGO 1、口腔粘膜上皮与结缔组织交界-基底膜的生化特征 胶原性蛋白质 IV型 非胶原性糖蛋白 层粘连蛋白 蛋白多糖 纤维连接蛋白 大疱性类天疱疮（BP）抗原 获得性大疱性表皮松解症（EBA）抗原 Your company slogan LOGO 2、口腔黏膜结缔组织的生物化学 胶原纤维 弹力纤维（极易变形的衬里粘膜中含量丰富） 结缔组织基质（无定形物质） 主要为蛋白多糖 Your company slogan LOGO 口腔粘膜结缔组织基质蛋白多糖与一般粘膜蛋白多糖的比较 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ 气体 10-20％ ↑ 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 分子量 疏水结构 牙面亲和力 功 能 MG1 1000kD 有 大 保护 MG2 200-250kD 无 小 除菌 Sheet5 功能 机制 润滑作用 覆盖黏膜，防止刺激，有利于呼吸、咀嚼、说话和吞咽 离子库 过饱和，维护牙齿的完整性，促进病变牙齿再矿化 缓冲作用 中和饮食后牙菌斑产生的酸，缩短牙脱矿时间 清洁作用 清洁口腔食物残屑 抗菌作用 特异性抗菌物质如SIgA和非特异性抗菌物质如溶菌酶、乳铁蛋白、唾液过氧化物酶 凝集作用 凝集口腔细菌，加速细菌清除 构成获得性膜 唾液蛋白在釉质表面形成保护性的扩散屏障 消化作用 淀粉酶降解食物中的淀粉 味觉功能 唾液作为溶剂使食物与味蕾充分接触，增加味觉的敏感性 外分泌作用 唾液中的物质是外分泌物质，又在肠道内再吸收 水平衡作用 在失水情况下，唾液流率降低，口腔干燥的信息转换成尿素产物降低和饮水增加 途径 Sheet6 途径 产生ATP 生成重要前体 直接产生丙酮酸 EMP 较多 无 有 HMP 较少 有 无 ED — — 有 有 PK — — 有 无 Sheet7 水溶性葡聚糖 水不溶性葡聚糖（变聚糖） 又称 右旋糖苷 左旋糖苷 主要糖苷键 α- 1, 6 α- 1, 3 分子分支程度 低 高 分子结构 线型 交链 Sheet9 蛋白多糖 口腔粘膜 一般粘膜 单糖 较少 复杂 糖链组成 呈线性 无规则 糖链数目 较多 较少 相对糖含量 糖>蛋白 蛋白为主 Sheet8 成分 含量(%) 环境影响 存在形式 钙磷 33.6-39.4 16.1-18.0 ↓ — — 羟基磷灰石 碳酸盐 1.95-3.66 ↑ 无 钠 0.25-0.9 ↑ — — 与水结合 镁 0.25-0.56 ↑ 无 — — 氯 0.19-0.35 ↓ 无 — — 氟 0.005-0.5 ↓ — — — — 其他微量元素 Your company slogan LOGO 第二节 唾液和龈沟液的生物化学 一、唾液的生物化学 (一)唾液与口腔环境 唾液的分泌-大、小唾液腺 静态分泌 动态分泌-刺激分泌 口腔环境中很重要的组成是唾液。唾液是一种复合的外分泌液，主要由三对大唾液腺：腮腺、颌下腺、舌下腺，以及小涎腺的分泌物组成，在口腔内恒定地浸泡并覆盖在软硬组织表面。唾液中含有多种成分，发挥多种不同的生理功能。唾液分泌有静态分泌和刺激分泌、静态分泌是指无刺激状态下的基础分泌，比如说分布在唇，颊腭、舌等部位下的小涎腺分泌的唾液为此类，也是形成唾液薄膜的重要组成部分。刺激分泌又叫动态分泌，指在味觉或咀嚼等刺激下涎腺的分泌，主要由三对大唾液腺分泌，反映涎腺的储备功能，对进食的吞咽起重要作用。 大小涎腺均开口于口腔粘膜，唾液在口腔内形成恒定的覆盖口腔表面的一层薄膜，； Your company slogan LOGO （二）唾液成分 唾液性状：正常情况下，唾液是无色、无味、稍粘稠的液体，比重略比水大，pH平均为6.8（5.6-7.6），唾液中99%为水，另还有少许固体成分（0.7%）及少许气体。 无机成分 有机成分 蛋白质 其他 Your company slogan LOGO 1、无 机 成 分 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 Sheet3 Sheet1 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm — — — — 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 — — ↑ — — 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 — — — — 微量元素 — — — — — — Sheet2 Sheet3 是唾液中主要的阳离子和阴离子，原始唾液自腺细胞分泌后，经导管系统进行离子交换，在导管系统中，钾离子由导管系统分泌到唾液，钠和氯离子则被导管上皮主动吸收。因此当唾液流速低时，钾离子浓度较高，是血浆浓度的7倍（28mmol/L）,钠氯较低；当流速高时，钾离子相对低，是血浆的3-4倍。 钙和磷：唾液分泌率低时唾液中钙磷含量相对较高。唾液中钙以以下三种方式存在：钙离子；无机复合物如该磷酸盐；与有机物结合如，糖和蛋白质等。 唾液中磷的存在方式有以下几种：与糖类有机物结合如磷酸化糖；10%以上是是焦磷酸盐，是磷酸盐沉淀抑制物，可能影响牙石形成；另外是一种复合状态。 唾液中最常见的钙及磷酸盐是磷酸氢钙、磷酸八钙、磷酸钙、羟磷灰石等。 氟，唾液中氟的浓度在0.01-0.05mg/L之间，稍低于血浆氟浓度。氟化物有明显的防龋作用，但必须在唾液的环境中才能发挥作用。在牙萌出进一步矿化期间，唾液中的氟可以进入牙，与牙内的羟磷灰石发生置换反应，形成抗酸力很强的氟磷灰石，提高牙的防龋力。 Your company slogan LOGO 各无机成分的作用和意义 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 Your company slogan LOGO 2、有机成分--蛋白质 来源 唾液中的大部分蛋白质由唾液腺腺胞和导管上皮合成和分泌，少数来源于血浆渗出，浓度很低，唾液中已经鉴定出的蛋白质有40多种。 Your company slogan LOGO 唾液总蛋白 浓度:约为血浆蛋白浓度的1/30 浓度变异比较大：随个体、随时间 绝大部分为糖蛋白或者蛋白多糖 作用很重要 Your company slogan LOGO 唾液蛋白质的组织来源 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 Your company slogan LOGO 黏蛋白 富脯蛋白 富组蛋白 富酪蛋白 富半胱蛋白 唾液淀粉酶 溶菌酶 唾液过氧化物酶 免疫球蛋白 乳铁蛋白 具体各蛋白质 人类唾液中含高分子量的MG1和低分子量的MG2.MG1分子量大于1000KD,由腮腺以外的其他涎腺分泌。MG2分子量只有200-250KD，由除腭腺及腮腺以外的腺体分泌。 MG1具有大量的疏水结构，其寡糖链显著大于MG2。 富酪蛋白：在结构和生物学特点上与富脯蛋白很类似。 溶菌酶：对多种非致病性革兰氏阳性菌有溶菌作用，破坏细菌细胞壁多糖，使细菌内容物溢出而溶菌。 唾液过氧化氢酶：可有效抑制口腔及消化道上皮细菌的生长 免疫球蛋白：SIgA, 乳铁蛋白：抑菌，通过利用细菌所需要的铁，抑制细菌繁殖 Your company slogan LOGO 唾液粘蛋白MGⅠ与MGⅡ的比较 唾液粘蛋白是唾液一组含糖类的特异蛋白，是唾液中的主要有机成分，具有黏滑性质。由下颌下腺、舌下腺及小涎腺分泌，其中小涎腺分泌占整个唾液粘蛋白的70%。 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 粘蛋白 分子量 疏水结构 牙面亲和力 功 能 MGⅠ 1000kD 大量 大 保护 MGⅡ 200-250kD 无 小 除菌 Your company slogan LOGO 唾液淀粉酶 为唾液中最早发现的淀粉酶，主要来自腮腺 作用：水解食物中的淀粉 参与牙菌斑获得性膜的形成及吸附细菌 产酸→脱矿→龋齿 Your company slogan LOGO 3、涎腺及唾液的功能 涎腺分泌功能 外分泌-分泌唾液 内分泌-合成分泌入血的肽类物质达30种以上 唾液消化及营养功能 协助咀嚼和吞咽 唾液中多种酶直接参与消化 维持味觉-溶剂 提供各种营养来提供口腔软硬组织的代谢平衡 Your company slogan LOGO 唾液保护功能 粘蛋白起到润滑作用 维持粘膜的完整 软组织的修复作用 清除作用 调节口腔菌群平衡 缓冲作用 维持牙齿矿化 Your company slogan LOGO 唾液诊断 口腔疾病-涎腺炎(SIgA)、龋病(变链) 全身性疾病-舍格伦综合征(唾液量)、AIDS(HIV-1) 药物监测-酒精、毒品等 测定激素水平-类固醇激素 监测体内的环境毒物-汞、铅等 Your company slogan LOGO 什么是龈沟液？ 二、龈沟液的生物化学 Your company slogan LOGO 龈沟液的生物化学 化学组成 细胞成分-炎细胞、脱落上皮细胞、细菌 电解质-钠、钾离子 有机成分-抗体、补体 酶类和其他成分 Your company slogan LOGO 胶原酶 组织蛋白酶 碱性磷酸酶 -葡萄糖苷酸酶 、芳基硫酸酯酶 天门冬氨酸氨基转移酶 其他酶类-弹性蛋白酶等 炎症介导因子：白三烯、前列腺素 内毒素 其他-抗体，其他蛋白等 Your company slogan LOGO 龈沟液的生理功能及临床意义 抗菌防御 冲洗 抑菌或杀菌—溶菌酶、乳铁蛋白等 抗菌--抗体 成分变化作为牙周病变的评判指数 碱性磷酸酶、前列腺素、天门冬氨酸基转移酶 Your company slogan LOGO 第三节 牙菌斑的生物化学 Your company slogan LOGO 牙菌斑：一种细菌性生物膜, 为基质包裹的相互粘附的或粘俯于牙面、牙间或修复体表面的软而未钙化的细菌性群体，不能被水冲去或漱掉。 菌斑内微生物的物质代谢 菌斑内的矿物质转换 Your company slogan LOGO 一、牙菌斑内的主要物质代谢 细菌是牙菌斑内物质代谢活动的主体，不断的进行着新陈代谢，新陈代谢包括分解代谢和合成代谢。 （一）糖的分解代谢 糖的转运途径 Embden-Meyerhof-Paprs(EMP)-己糖二磷酸途径 Hexose-Monophophate(HMP)-己糖单磷酸途径 Entner-Doudoroff(ED)途径 磷酸乙酮醇酶(PK)途径 进入菌斑内的糖经细菌的转运系统转运到细胞内，经过复杂的代谢，变成能被细菌以糖分解途径降解的形式。细菌的代谢过程中，丙酮酸是一关键性的中间产物，然后丙酮酸进一步合成或者降解呈其他物质。葡萄糖是细菌主要的分解底物，它可以通过四种不同的途径转变为丙酮酸。 Your company slogan LOGO 1、磷酸化 2、磷酸葡萄糖异构酶 3、磷酸果糖激酶 4、1，6-二磷酸果糖醛缩酶 5、磷酸丙糖异构酶 6、3-磷酸甘油醛脱氢酶 7、3-磷酸甘油酸激酶 8、磷酸甘油酸变位酶 9、烯醇酶 10、丙酮酸激酶 EMP途径 Your company slogan LOGO 1、葡萄糖激酶 11、6-磷酸葡萄糖脱氢酶 12、 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 13、核酮糖磷酸异构酶 14、核糖磷酸异构酶 15、转酮醇酶 16、转醛醇酶 4、果糖二磷酸醛缩酶 17、果糖二磷酸酶 2、磷酸葡萄糖异构酶 HMP途径 Your company slogan LOGO ED途径 1、葡萄糖激酶 11、6-磷酸葡萄糖脱氢酶 18、磷酸葡萄糖酸水解酶 19、2-酮-3-脱氢-6-磷酸葡 萄糖醛缩酶 15、转酮醇酶 16、转醛醇酶 13、核酮糖磷酸异构酶 Your company slogan LOGO 磷酸乙酮醇酶PK途径 1、葡萄糖激酶 2、磷酸葡萄糖异构酶 20、果糖-6-磷酸乙酮醇酶 22、磷酸乙酰转移酶 23、乙醛脱氢酶 24、乙醇脱氢酶 16、转醛醇酶 15、转酮醇酶 26、磷酸乙酮醇酶 25、乳酸脱氢酶 Your company slogan LOGO 4 种途径比较 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 分子量 疏水结构 牙面亲和力 功 能 MG1 1000kD 有 大 保护 MG2 200-250kD 无 小 除菌 Sheet5 功能 机制 润滑作用 覆盖黏膜，防止刺激，有利于呼吸、咀嚼、说话和吞咽 离子库 过饱和，维护牙齿的完整性，促进病变牙齿再矿化 缓冲作用 中和饮食后牙菌斑产生的酸，缩短牙脱矿时间 清洁作用 清洁口腔食物残屑 抗菌作用 特异性抗菌物质如SIgA和非特异性抗菌物质如溶菌酶、乳铁蛋白、唾液过氧化物酶 凝集作用 凝集口腔细菌，加速细菌清除 构成获得性膜 唾液蛋白在釉质表面形成保护性的扩散屏障 消化作用 淀粉酶降解食物中的淀粉 味觉功能 唾液作为溶剂使食物与味蕾充分接触，增加味觉的敏感性 外分泌作用 唾液中的物质是外分泌物质，又在肠道内再吸收 水平衡作用 在失水情况下，唾液流率降低，口腔干燥的信息转换成尿素产物降低和饮水增加 途径 Sheet6 途径 关键酶 产生ATP 生成重要前体 直接产生丙酮酸 EMP 磷酸果糖激酶 较多 无 有 HMP 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 较少 有 无 ED 2-酮-3-脱氢-6磷酸葡萄糖酸醛缩酶 — — 有 有 PK 磷酸酮醇酶 — — 有 无 Your company slogan LOGO 以上四条代谢途径，对于某种细菌来说，往往以一条途径为主，而辅以另外一条途径，也有部分细菌只有一条途径。前三条途径广泛存在于细菌菌斑中，只有PK途径存在于少数细菌中。 Your company slogan LOGO 细菌分解葡萄糖三条主要途径之间的联系 Your company slogan LOGO 糖的分解代谢产物 菌斑表层-有氧分解：丙酮酸进入三羧酸循环→ 氧化脱羧 作用后→ 二氧化碳、水、能量 菌斑深层-无氧酵解：丙酮酸→有机酸，如乳酸、甲酸、乙 酸、丙酸及乙醇等。 Your company slogan LOGO （二）糖的合成代谢 细胞内途径 外源性糖丰富 糖 糖原 胞内多糖（糖原） 合成代谢的途径 多聚-羟丁酸 多聚磷酸盐 甲酸、乙酸、乙醇（厌氧） 乳酸、丙酮酸（有氧） 外源性糖缺乏 多聚-羟丁酸 乙酰辅酶 A 细胞外途径 蔗糖 GTF FTF 葡聚糖 果聚糖 Your company slogan LOGO GTF(葡萄糖基转移酶)和FTF(果糖基转移酶)的特性 ⑴对蔗糖高度特异性-只能利用蔗糖作为底物 ⑵广泛的pH适应度- pH5.2-7.0，与菌斑pH相符 ⑶固有酶-细菌自发合成 Your company slogan LOGO 两种葡聚糖比较 Sheet1 无机成分 成分 含量 流速 存在方式 钠钾氯 >血浆 ↑↓↑ 离子形式 钙 1.45mM ↓ Ca2+、无机复合物、与有机物结合 磷 5.42mM ↓ 有机组成、焦磷酸盐、复合状态 氟化物 0.01-0.05ppm —— —— 硫氰酸盐 0.125-0.375mM ↓ SCN 重碳酸盐 —— ↑ —— 氢离子 变异大 ↓ H+ 气体 10-20％ ↑ CO2 硝酸盐和亚硝酸盐 高 —— —— 微量元素 —— —— —— Sheet2 成 分 作用与意义 钙 维系牙齿结构，参与再矿化，激活某些酶如-淀粉酶 磷 维系牙齿中磷酸盐的结构，参与再矿化，调节渗透压与酸碱的缓冲 氟 维系牙齿结构，参与再矿化，为菌斑供氟，抑菌 氯 调节渗透压与酸碱的缓冲激活-淀粉酶，参与机体防御功能 碘 唾液作为碘的储备，杀菌 钠钾 调节渗透压，参与生物膜的物质转运 镁 激活某些酶，维系牙齿结构 Sheet3 腺泡细胞产物 导管和基底细胞产物 黏蛋白(m) 乳铁质 富含脯氨酸的蛋白质和糖蛋白（s） 溶菌酶 富含组氨酸的肽（s） 激肽释放酶 含胱氨酸的磷蛋白（s）-淀粉酶（s） 唾液过氧化物酶 富酪蛋白（s） 分泌型IgA m：黏液性腺泡细胞产物；s：浆液性腺泡细胞产物 Sheet4 分子量 疏水结构 牙面亲和力 功 能 MG1 1000kD 有 大 保护 MG2 200-250kD 无 小 除菌 Sheet5 功能 机制 润滑作用 覆盖黏膜，防止刺激，有利于呼吸、咀嚼、说话和吞咽 离子库 过饱和，维护牙齿的完整性，促进病变牙齿再矿化 缓冲作用 中和饮食后牙菌斑产生的酸，缩短牙脱矿时间 清洁作用 清洁口腔食物残屑 抗菌作用 特异性抗菌物质如SIgA和非特异性抗菌物质如溶菌酶、乳铁蛋白、唾液过氧化物酶 凝集作用 凝集口腔细菌，加速细菌清除 构成获得性膜 唾液蛋白在釉质表面形成保护性的扩散屏障 消化作用 淀粉酶降解食物中的淀粉 味觉功能 唾液作为溶剂使食物与味蕾充分接触，增加味觉的敏感性 外分泌作用 唾液中的物质是外分泌物质，又在肠道内再吸收 水平衡作用 在失水情况下，唾液流率降低，口腔干燥的信息转换成尿素产物降低和饮水增加 途径 Sheet6 途径 产生ATP 生成重要前体 直接产生丙酮酸 EMP 较多 无 有 HMP 较少 有 无 ED — — 有 有 PK — — 有 无 Sheet7 水溶性葡聚糖 水不溶性葡聚糖（变聚糖） 又称 右旋糖苷 左旋糖苷 主要糖苷键 α- 1, 6 α- 1, 3 分子分支程度 低 高 分子结构 线型 交链 Your company slogan LOGO 二、牙菌斑内的矿物质转换 菌斑-唾液间的矿物质转换 唾液是菌斑矿物质的主要来源，唾液中矿物质的浓度和存在形式直接影响到菌斑内的矿物质浓度。唾液中钙磷氟的浓度随不同个体，不同的唾液流速而不同。 唾液和菌斑中离子形式的钙、磷、氟等矿物质可以相互转换--离子扩散，取决于浓度梯度。且扩散的过程是一个可逆的过程，最终在唾液和菌斑间达到一个动态平衡 菌斑内的矿物质转换主要是菌斑与釉质之间的矿物质转换，此与菌斑的矿物质浓度和pH密切相关。参与这种转换的物质主要位于菌斑的细胞外液中，唾液中的离子浓度直接影响菌斑的矿物质代谢。 唾液是菌斑矿物质的主要来源，唾液中矿物质的浓度和存在形式直接影响到菌斑内的矿物质浓度。唾液中钙磷氟的浓度随不同个体，不同的唾液流速而不同。 唾液和菌斑中离子形式的钙、磷、氟等矿物质可以相互转换。-离子扩散-浓度梯度。且扩散的过程是一个可逆的过程，最终在唾液和菌斑间达到一个动态平衡。 菌斑牙面间的矿物质转换：是在菌斑液中进行。菌斑中的矿物质含量明显高于唾液，因为1、菌斑是一种离子屏障，可阻挡牙表面矿物离子的扩散；菌斑中的矿物质与其中蛋白结合；3、菌斑中的细菌具有结合一些离子的能力。 菌斑中的钙磷氟除少数以离子形式或与蛋白结合存在于菌斑液中外，多以各种磷酸盐形式存在，如 Your company slogan LOGO 菌斑-牙面间（釉质）的矿物质转换 菌斑牙面间的矿物质转换：是在菌斑液中进行。菌斑中的矿物质含量明显高于唾液 菌斑可阻挡牙表面矿物离子的扩散-离子屏障； 菌斑中的矿物质与其中蛋白结合； 菌斑中的细菌具有结合一些离子的能力。 钙、磷、氟矿物质存在形式：离子 与蛋白结合 磷酸盐 Your company slogan LOGO 菌斑pH与龋病 pH 菌斑pH与牙结石 牙釉质溶解 pH 牙釉质溶解 正常 稳定 pH 磷灰石溶解 pH 磷灰石沉积 唾液和龈沟液中矿物质是牙菌斑矿化过程中无机物的主要来源，钙磷比葡萄糖更容易进入牙菌斑。菌斑基质在一些情况下，浓缩来自唾液的钙磷，这些钙磷在高pH时形成磷酸钙晶体，导致菌斑钙化，形成牙石，也叫牙结石。 Your company slogan LOGO 第四节 牙体硬组织的生物矿化 一、生物矿化及种类 生物矿化(biomineralization)是指生物体内的钙磷等无机离子在多种生物因子的调控下通过化学反应产生难溶性盐与有机质结合，形成机体矿化组织。牙体硬组织的矿化是由基因调控、细胞因子介导、矿化细胞完成的生物矿化过程。 人体的矿化组织：釉质、牙本质、牙骨质、骨骼 生理性矿化-牙及骨骼中的磷酸盐，磷灰石晶体 病理性矿化-牙结石、胆结石、肾结石等 人工再矿化 生理性：机体在成长发育成熟的过程中，无机离子在生物调控下在机体的特定部位与有机基质中的生物大分子结合形成具有一定结构的矿化组织。 病理性：由于机体对生物矿化的调控作用失衡-失控。无机离子在不该矿化的部位形成异味矿化或者异常矿化的组织，或者造成矿化的组织过度矿化或者矿化不良。异位矿化：牙结石、胃结石、胆结石、胰结石，肾结石、膀胱结石等等。 异常矿化：变性坏死的组织细胞在组织愈合过程中形成的钙化团：结核的钙化灶。还有机体的其他很多肿瘤都有病理性钙化灶。 Your company slogan LOGO 二、生物矿化的一般特性 生物矿化组织的组成结构 羟磷灰石晶体的基本组成单位是 晶胞-六棱柱形 Your company slogan LOGO 生物矿化的机制 生物矿化常发生在机体需要矿化组织的部位 是特殊的反应物质对矿化的指导和细胞参与的结果 在结构上高度有序 生物矿化组织存在于一个矿化和脱矿的平衡过程中 参与物质代谢 生物矿化的结晶过程 成核-种晶、晶核形成 晶核的生长-晶体在特有方向和空间生长的有序过程 集聚 固相转换-钙磷结晶首先是形成无定形磷酸钙或磷酸八钙 →羟磷灰石 Your company slogan LOGO 生物体内的矿化过程 基质效应 生物矿化发生在机体内的特定矿化部位，而不发生在软组织； 细胞效应 组织细胞在生物矿化过程中通过合成分泌基质、转运矿物离子，对生物矿化起着重要的调节作用 整个过程是在基因的调控下完成。 Your company slogan LOGO 釉质的生物矿化 釉质矿化机制 釉质的最初矿化是在前期牙本质形成之后开始的 牙本质晶体对釉质基质的初始晶核的形成有诱导作用 釉质矿化步骤 三、釉质与牙本质的生物矿化 成釉细胞分泌基质(釉原蛋白、非釉原蛋白)→矿化HA晶体→成釉细胞后退→晶体跟进→成熟，蛋白分解 Your company slogan LOGO 牙本质的生物矿化 牙本质矿化机制 成牙本质细胞首先分泌细胞外基质-Ⅰ型胶原，以此为骨架发生矿化结晶。 牙本质矿化步骤 牙本质磷蛋白 Your company slogan LOGO 四、氟与牙的生物矿化 氟在生物矿化中的作用 降低牙釉质的溶解性 改善牙的形态发育-晶体的稳定性 促进牙釉质再矿化 过量氟则会影响发育期釉质晶体的矿化 抑制釉基质蛋白的合成和分泌 作用于釉质蛋白酶，阻碍釉质蛋白的移除 过量氟离子可以使局部釉质晶体出现过度矿化 氟是人体的必须元素之一，通过生物矿化作用参与牙、骨骼的构成。 Your company slogan LOGO 课后作业： 唾液有机成分有哪些，它们的结构特点 和生物学功能是什么？ THANK YOU! 口腔环境中很重要的组成是唾液。唾液是一种复合的外分泌液，主要由三对大唾液腺：腮腺、颌下腺、舌下腺，以及小涎腺的分泌物组成，在口腔内恒定地浸泡并覆盖在软硬组织表面。唾液中含有多种成分，发挥多种不同的生理功能。唾液分泌有静态分泌和刺激分泌、静态分泌是指无刺激状态下的基础分泌，比如说分布在唇，颊腭、舌等部位下的小涎腺分泌的唾液为此类，也是形成唾液薄膜的重要组成部分。刺激分泌又叫动态分泌，指在味觉或咀嚼等刺激下涎腺的分泌，主要由三对大唾液腺分泌，反映涎腺的储备功能，对进食的吞咽起重要作用。 大小涎腺均开口于口腔粘膜，唾液在口腔内形成恒定的覆盖口腔表面的一层薄膜，； 是唾液中主要的阳离子和阴离子，原始唾液自腺细胞分泌后，经导管系统进行离子交换，在导管系统中，钾离子由导管系统分泌到唾液，钠和氯离子则被导管上皮主动吸收。因此当唾液流速低时，钾离子浓度较高，是血浆浓度的7倍（28mmol/L）,钠氯较低；当流速高时，钾离子相对低，是血浆的3-4倍。 钙和磷：唾液分泌率低时唾液中钙磷含量相对较高。唾液中钙以以下三种方式存在：钙离子；无机复合物如该磷酸盐；与有机物结合如，糖和蛋白质等。 唾液中磷的存在方式有以下几种：与糖类有机物结合如磷酸化糖；10%以上是是焦磷酸盐，是磷酸盐沉淀抑制物，可能影响牙石形成；另外是一种复合状态。 唾液中最常见的钙及磷酸盐是磷酸氢钙、磷酸八钙、磷酸钙、羟磷灰石等。 氟，唾液中氟的浓度在0.01-0.05mg/L之间，稍低于血浆氟浓度。氟化物有明显的防龋作用，但必须在唾液的环境中才能发挥作用。在牙萌出进一步矿化期间，唾液中的氟可以进入牙，与牙内的羟磷灰石发生置换反应，形成抗酸力很强的氟磷灰石，提高牙的防龋力。 人类唾液中含高分子量的MG1和低分子量的MG2.MG1分子量大于1000KD,由腮腺以外的其他涎腺分泌。MG2分子量只有200-250KD，由除腭腺及腮腺以外的腺体分泌。 MG1具有大量的疏水结构，其寡糖链显著大于MG2。 富酪蛋白：在结构和生物学特点上与富脯蛋白很类似。 溶菌酶：对多种非致病性革兰氏阳性菌有溶菌作用，破坏细菌细胞壁多糖，使细菌内容物溢出而溶菌。 唾液过氧化氢酶：可有效抑制口腔及消化道上皮细菌的生长 免疫球蛋白：SIgA, 乳铁蛋白：抑菌，通过利用细菌所需要的铁，抑制细菌繁殖 进入菌斑内的糖经细菌的转运系统转运到细胞内，经过复杂的代谢，变成能被细菌以糖分解途径降解的形式。细菌的代谢过程中，丙酮酸是一关键性的中间产物，然后丙酮酸进一步合成或者降解呈其他物质。葡萄糖是细菌主要的分解底物，它可以通过四种不同的途径转变为丙酮酸。 菌斑内的矿物质转换主要是菌斑与釉质之间的矿物质转换，此与菌斑的矿物质浓度和pH密切相关。参与这种转换的物质主要位于菌斑的细胞外液中，唾液中的离子浓度直接影响菌斑的矿物质代谢。 唾液是菌斑矿物质的主要来源，唾液中矿物质的浓度和存在形式直接影响到菌斑内的矿物质浓度。唾液中钙磷氟的浓度随不同个体，不同的唾液流速而不同。 唾液和菌斑中离子形式的钙、磷、氟等矿物质可以相互转换。-离子扩散-浓度梯度。且扩散的过程是一个可逆的过程，最终在唾液和菌斑间达到一个动态平衡。 菌斑牙面间的矿物质转换：是在菌斑液中进行。菌斑中的矿物质含量明显高于唾液，因为1、菌斑是一种离子屏障，可阻挡牙表面矿物离子的扩散；菌斑中的矿物质与其中蛋白结合；3、菌斑中的细菌具有结合一些离子的能力。 菌斑中的钙磷氟除少数以离子形式或与蛋白结合存在于菌斑液中外，多以各种磷酸盐形式存在，如 唾液和龈沟液中矿物质是牙菌斑矿化过程中无机物的主要来源，钙磷比葡萄糖更容易进入牙菌斑。菌斑基质在一些情况下，浓缩来自唾液的钙磷，这些钙磷在高pH时形成磷酸钙晶体，导致菌斑钙化，形成牙石，也叫牙结石。 生理性：机体在成长发育成熟的过程中，无机离子在生物调控下在机体的特定部位与有机基质中的生物大分子结合形成具有一定结构的矿化组织。 病理性：由于机体对生物矿化的调控作用失衡-失控。无机离子在不该矿化的部位形成异味矿化或者异常矿化的组织，或者造成矿化的组织过度矿化或者矿化不良。异位矿化：牙结石、胃结石、胆结石、胰结石，肾结石、膀胱结石等等。 异常矿化：变性坏死的组织细胞在组织愈合过程中形成的钙化团：结核的钙化灶。还有机体的其他很多肿瘤都有病理性钙化灶。 整个过程是在基因的调控下完成。 氟是人体的必须元素之一，通过生物矿化作用参与牙、骨骼的构成。