牙菌斑的生物化学.ppt

第三节第三节 牙菌斑的生物化学牙菌斑的生物化学牙菌斑：是未矿化的细菌性沉积物，牢固地黏附于牙面和修复牙菌斑：是未矿化的细菌性沉积物，牢固地黏附于牙面和修复体表面，由粘性基质和嵌入其中的细菌构成。基质的主要成分体表面，由粘性基质和嵌入其中的细菌构成。基质的主要成分是唾液蛋白和细菌的胞外聚合物。牙面菌斑分为龈上菌斑和龈是唾液蛋白和细菌的胞外聚合物。牙面菌斑分为龈上菌斑和龈下菌斑。下菌斑。2014年年9月月牙菌斑是细菌的微生态环境牙菌斑是细菌的微生态环境 存在于牙面或牙周袋内的一个细菌微生态环境，细存在于牙面或牙周袋内的一个细菌微生态环境，细菌在其中生长、发育和衰亡，并进行复杂的物质代谢菌在其中生长、发育和衰亡，并进行复杂的物质代谢活动，在一定条件下，细菌及其产物将会对牙齿和牙活动，在一定条件下，细菌及其产物将会对牙齿和牙周组织产生破坏。周组织产生破坏。菌斑内微生物的物质代谢菌斑内微生物的物质代谢 l 糖代谢糖代谢l 氮源化合物代谢氮源化合物代谢 牙菌斑内的糖代谢牙菌斑内的糖代谢分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢 糖糖代代谢谢细胞内途径细胞内途径 细胞外途径细胞外途径丙酮酸的生成途径丙酮酸的生成途径分解代谢产物分解代谢产物糖的分解代谢糖的分解代谢 进入牙菌斑的糖经细菌的转运系统转运到细胞内，经过复杂的代谢，变成能被细菌糖分解途径降解的形式。细菌的糖代谢中，丙酮酸是一关键性的中间产物，几乎所有的六碳、五碳和四碳都是先转变为丙酮酸，然后由丙酮酸进一步降解或合成其他物质。参与牙菌斑糖代谢的酶参与牙菌斑糖代谢的酶1.葡萄糖激酶2.磷酸葡萄糖异构酶3.磷酸果糖激酶4.果糖二磷酸醛缩酶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17.果糖二磷酸酶18.磷酸葡萄糖酸水解酶19.2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖醛缩酶20.果糖-6-磷酸乙酮醇酶21.乙酸激酶22.磷酸乙酰转移酶23.乙醛脱氢酶24.乙醇脱氢酶25.乳酸脱氢酶26.磷酸乙酮醇酶27.1-磷酸果糖激酶28.腺苷酸环化酶29.磷酸二酯酶30.丙酮酸甲酸裂解酶31.糖原磷酸化酶32.磷酸葡萄糖变位酶33.ADP-葡萄糖焦磷酸化酶酶促反应的几个基本概念酶促反应的几个基本概念激酶激酶：一般指从一个三磷酸核苷（ATP）转移磷酸基至受体分子的酶，受体分子通过这个磷酸基的转移获得能量而被激活 ATP：三磷酸腺苷，远离腺苷的那个高能磷酸键，在一定的条件下很容易水解，水解时伴随有能量的释放。葡萄糖激酶ATP=ADP+Pi+能量能量 ADP：二磷酸腺苷，在另一种酶的催化作用下，可以接受能量，同时与一个磷酸结合，从而转化成ATP 3-磷酸甘油酸激酶脱氢酶脱氢酶：是一类催化物质氧化还原反应的酶，反应中被氧化的底物叫氢供体或电子供体，被还原的底物叫氢受体或电子受体。NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，作为脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起氢受体的作用。它的还原形式为NADPH。6-磷酸葡萄糖脱氢酶 Embden-Meyerhof-Paprs(EMP)途径 Hexose-Monophophate(HMP)途径 Entner-Doudoroff(ED)途径 磷酸乙酮醇酶(PK)途径葡萄糖的丙酮酸生成途径葡萄糖的丙酮酸生成途径EMP途径途径磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖醛缩酶磷酸果糖醛缩酶葡萄糖+2ATP+2NAD+2 丙酮酸+4ATP+2（NADH+H+）HMP途径途径6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶ED途径途径2-酮酮-3-脱氧脱氧-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸醛缩酶醛缩酶PK途径途径磷酸乙酮醇酶磷酸乙酮醇酶EMPEDHMP几几 种途径比较种途径比较EMP途径可供给更多ATP，但其不能提供生物合成嘌呤、嘧啶等所需的重要前体5-磷酸核糖。HMP途径能产生生物合成嘌呤、嘧啶所必需的前体5-磷酸核糖，但它产生的ATP只有EMP途径的一半。ED途径可直接形成丙酮酸，也可以产生5-磷酸核糖。几种途径比较途径产生ATP生成重要前体 直接产生丙酮酸EMPHMPPKED较多较少-无有有有有无有无糖的分解代谢产物糖的分解代谢产物 有氧分解：进入三羧酸循环 二氧化碳、水、能量无氧酵解：有机酸丙酮酸乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、乙醇细菌种类决定酵解产物环境条件决定酵解产物 丙酮酸是以上四种代谢途径共同的关键中间产物。丙酮酸以后的代谢受环境中的氧、二氧化碳含量，细菌种类，以及糖的种类和量的影响。糖的合成代谢细胞内途径 糖原胞内多糖（糖原）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GTFFTF葡聚糖果聚糖0 500aa 1000aa 1500aa催化区段催化区段葡聚糖结合区段葡聚糖结合区段信号肽信号肽GTF GTF的结构特点：的结构特点：1.位于氨基端位于氨基端1/3催化活性区：催化蔗糖水解为催化活性区：催化蔗糖水解为 葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖2.靠近羧基端的重复序列靠近羧基端的重复序列葡聚糖结合区葡聚糖结合区X蔗糖+(葡萄糖)n (葡萄糖)n+x+X果糖GTFX蔗糖+(果糖)n (果糖)n+x+X葡萄糖FTFGTF和FTF的特性对蔗糖高度特异性对蔗糖高度特异性广泛的广泛的pH适应度（适应度（pH 5.27.0）细菌的固有酶，合成不需诱导细菌的固有酶，合成不需诱导两种葡聚糖比较水溶性葡聚糖又称主要糖苷键分子结构分子分支程度右旋糖苷-1,6低线型高交链水不溶性葡聚糖-1,3变聚糖细胞外多糖在龋病发生中的作用细胞外多糖在龋病发生中的作用菌斑形成生物屏障产酸细菌粘附聚集模式图细菌粘附聚集模式图氮源化合物代谢氮源化合物代谢 当牙菌斑处于饥饿状态时，菌斑内尿素酶能当牙菌斑处于饥饿状态时，菌斑内尿素酶能够将唾液中尿素分解为氨，二氧化碳，使牙够将唾液中尿素分解为氨，二氧化碳，使牙菌斑菌斑pH上升。同时，菌斑中细菌可以有多种上升。同时，菌斑中细菌可以有多种途径合成氨基酸途径合成氨基酸;氨基酸可通过脱氨基氨基酸可通过脱氨基转氨基转氨基脱羧基作用，完成氨基酸的分解。脱羧基作用，完成氨基酸的分解。(NH2)2CO+H2O 2NH3+CO2尿素酶