口腔生物化学.pptx

口腔生物化口腔生物化学学南方医科大学口腔医学系 王丹5本章本章内内容容 1 1 牙及周牙及周牙及周牙及周围组织围组织的化的化的化的化学学学学组组成成成成2 2 唾液及唾液及唾液及唾液及龈龈沟沟沟沟液的生物化液的生物化液的生物化液的生物化学学学学 3 3 牙菌斑的生物化牙菌斑的生物化牙菌斑的生物化牙菌斑的生物化学学学学 4 4 牙体硬牙体硬牙体硬牙体硬组织组织的生物的生物的生物的生物矿矿化化化化 口口腔腔生生物物化化学学研研究究的的主主要要方方法法第第1节 牙及周牙及周围组织的化的化学学组成成牙及周围组织包含哪些组织学结构？牙及周围组织包含哪些组织学结构？组织结构学构学角度角度 牙体牙体组织 釉釉质（EnamalEnamal）牙本牙本质 (Dentin)(Dentin)牙骨牙骨质 (Cementum)(Cementum)牙髓牙髓 (Pulp)(Pulp)牙周牙周组织 牙周膜牙周膜 (Periodontal membrane)(Periodontal membrane)牙槽骨牙槽骨 (Alveolar bone)(Alveolar bone)牙牙龈 (Gingiva)(Gingiva)一、釉一、釉质1 1、无机成分、无机成分2 2、有机成分、有机成分3 3、釉、釉质晶体的理化性晶体的理化性质 1 1、无机成分、无机成分 在所有无机物中，在所有无机物中，氟氟浓度的度的变化最大，其影化最大，其影响响因素主要有如下几因素主要有如下几种种：釉釉质蛋白蛋白组织液液外外环境境生理性磨生理性磨损2 2、有机成分、有机成分主要包括主要包括：蛋白质和酶蛋白质和酶 脂类脂类 枸橼酸盐枸橼酸盐 糖类糖类 水水分布分布：釉质的带状结构内釉质的带状结构内 （釉丛、釉板、（釉丛、釉板、釉质间质内）釉质间质内）釉质蛋白釉质蛋白(enamel proteins)(enamel proteins)分类分类釉原蛋白（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3、釉质晶体的理化性质羟磷灰石晶体磷灰石晶体是牙体硬是牙体硬组织无机无机盐基本的基本的结构形式构形式（1）基本）基本组成成羟磷灰石是一种磷灰石是一种磷酸磷酸钙物物质，属于磷灰石的一种，具有，属于磷灰石的一种，具有和磷灰石一和磷灰石一样的晶体的晶体结构构（2）釉）釉质晶体的物理性晶体的物理性质（似（似羟磷灰石）磷灰石）v釉釉质晶体的基本构型：晶体的基本构型：长、薄片状、薄片状 六棱柱形六棱柱形v釉釉质晶体数目的晶体数目的变化化 （3）釉）釉质晶体的化学性晶体的化学性质v吸收性吸收性v离子交离子交换（4）釉）釉质晶体的晶体的表面表面化学化学釉釉质表表层晶体排列疏松晶体排列疏松-釉釉质具有一定的渗透性。具有一定的渗透性。牙牙齿萌出口腔前萌出口腔前 牙牙齿萌出口腔后萌出口腔后龋病病二、牙本二、牙本质和牙骨和牙骨质v无机成分无机成分 碳、磷酸矿物盐、钠、镁、氯碳、磷酸矿物盐、钠、镁、氯v有机成分有机成分 胶原蛋白胶原蛋白（90%）非胶原蛋白非胶原蛋白 枸橼酸盐枸橼酸盐 脂类脂类 胶原蛋白胶原蛋白 牙本质 组成：I 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 血清源性三、牙周三、牙周组织牙龈、牙周膜、牙槽骨牙龈、牙周膜、牙槽骨1 1、胶原、胶原2 2、蛋白多糖、蛋白多糖1、胶原分布 牙龈牙龈 I I、IIIIII、IVIV、V V 牙周膜牙周膜 I I、IIIIII、V V 牙槽骨牙槽骨 I I牙周病变过程中的改变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、巯基复合物内毒素牙龈蛋白多糖牙龈蛋白多糖 硫酸皮肤素硫酸皮肤素、透明质酸、透明质酸、硫酸肝素、硫酸肝素、4-4-硫酸软骨硫酸软骨素素牙周膜蛋白多糖牙周膜蛋白多糖 硫酸皮肤素硫酸皮肤素、透明质酸、透明质酸、硫酸肝素、硫酸软骨素硫酸肝素、硫酸软骨素 作用：水的再吸收、与胶原纤维发生作用作用：水的再吸收、与胶原纤维发生作用牙槽骨蛋白多糖牙槽骨蛋白多糖 4-4-硫酸软骨素硫酸软骨素、透明质酸、透明质酸、硫酸角质素、硫酸皮肤素硫酸角质素、硫酸皮肤素 6-6-硫酸软骨素硫酸软骨素 2 2、蛋白多糖、蛋白多糖糖胺聚糖糖胺聚糖+蛋白核心蛋白核心四、口腔粘膜组织四、口腔粘膜组织粘膜上皮粘膜上皮上皮上皮固有层固有层粘膜下层粘膜下层1 1、口腔粘膜上皮与结缔组织交界、口腔粘膜上皮与结缔组织交界-基底膜基底膜的生化特征的生化特征胶原性蛋白质胶原性蛋白质 IVIV型型 非胶原性糖蛋白非胶原性糖蛋白 层粘连蛋白层粘连蛋白 蛋白多糖蛋白多糖 纤维连接蛋白纤维连接蛋白 大疱性类天疱疮（大疱性类天疱疮（BP）抗原）抗原 获得性大疱性表皮松解症（获得性大疱性表皮松解症（EBA）抗原）抗原2 2、口腔黏膜、口腔黏膜结缔组织结缔组织的生物化学的生物化学 胶原纤维胶原纤维 弹力纤维（极易变形的衬里粘膜中含量丰富）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）结缔组织基质（无定形物质）主要为主要为蛋白多糖蛋白多糖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第二节第二节 唾液和龈沟液的生物化学唾液和龈沟液的生物化学一、唾液的生物化学一、唾液的生物化学(一一)唾液与口腔环境唾液与口腔环境 唾液的分泌唾液的分泌-大、小唾液腺大、小唾液腺 静态分泌静态分泌 动态分泌动态分泌-刺激分泌刺激分泌 （二）唾液成分（二）唾液成分 唾液性状：正常情况下，唾液是无色、无味、稍粘稠唾液性状：正常情况下，唾液是无色、无味、稍粘稠的液体，比重略比水大，的液体，比重略比水大，pHpH平均为平均为6.86.8（5.6-7.65.6-7.6），唾液），唾液中中99%99%为水，另还有少许固体成分（为水，另还有少许固体成分（0.7%0.7%）及少许气体。）及少许气体。无机成分无机成分 有机成分有机成分 蛋白质蛋白质 其他其他1、无、无 机机 成成 分分各无机成分的作用和意各无机成分的作用和意义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。唾液总蛋白唾液总蛋白 浓度浓度:约为血浆蛋白浓度的约为血浆蛋白浓度的1/301/30 浓度变异比较大：随个体、随时间浓度变异比较大：随个体、随时间 绝大部分为糖蛋白或者蛋白多糖绝大部分为糖蛋白或者蛋白多糖 作用很重要作用很重要 唾液蛋白质的组织来源唾液蛋白质的组织来源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唾液粘蛋白MG与MG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%。唾液淀粉酶唾液淀粉酶 为唾液中最早发现的淀粉酶，主要来自腮腺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参与牙菌斑获得性膜的形成及吸附细菌 产酸产酸脱矿脱矿龋齿龋齿 3 3、涎腺及唾液的功能、涎腺及唾液的功能涎腺分泌功能涎腺分泌功能 外分泌外分泌-分泌唾液分泌唾液 内分泌内分泌-合成分泌入血的肽类物质达合成分泌入血的肽类物质达3030种以上种以上唾液消化及营养功能唾液消化及营养功能 协助咀嚼和吞咽协助咀嚼和吞咽 唾液中多种酶直接参与消化唾液中多种酶直接参与消化 维持味觉维持味觉-溶剂溶剂 提供各种营养来提供口腔软硬组织的代谢平衡提供各种营养来提供口腔软硬组织的代谢平衡 唾液保护功能唾液保护功能 粘蛋白起到润滑作用粘蛋白起到润滑作用 维持粘膜的完整维持粘膜的完整 软组织的修复作用软组织的修复作用 清除作用清除作用 调节口腔菌群平衡调节口腔菌群平衡 缓冲作用缓冲作用 维持牙齿矿化维持牙齿矿化 唾液诊断唾液诊断 口腔疾病口腔疾病-涎腺炎涎腺炎(SIgA)(SIgA)、龋病、龋病(变链变链)全身性疾病全身性疾病-舍格伦综合征舍格伦综合征(唾液量唾液量)、AIDS(HIV-1)AIDS(HIV-1)药物监测药物监测-酒精、毒品等酒精、毒品等 测定激素水平测定激素水平-类固醇激素类固醇激素 监测体内的环境毒物监测体内的环境毒物-汞、铅等汞、铅等什么是龈沟液？二、龈沟液的生物化学二、龈沟液的生物化学龈沟液的生物化学龈沟液的生物化学化学组成化学组成 细胞成分细胞成分-炎细胞、脱落上皮细胞、细菌 电解质电解质-钠、钾离子 有机成分有机成分-抗体、补体 酶类和其他成分酶类和其他成分 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，其他蛋白等龈沟液的生理功能及临床意义龈沟液的生理功能及临床意义抗菌防御抗菌防御 冲洗冲洗 抑菌或杀菌抑菌或杀菌溶菌酶、乳铁蛋白等溶菌酶、乳铁蛋白等 抗菌抗菌-抗体抗体成分变化作为牙周病变的评判指数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：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 一、牙菌斑内的主要物一、牙菌斑内的主要物质代代谢 细菌是牙菌斑内物质代谢活动的主体，不断的进行着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。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（一）糖的分解代谢糖的转运途径糖的转运途径 Embden-Meyerhof-Paprs(EMP)-Embden-Meyerhof-Paprs(EMP)-己糖二磷酸途径己糖二磷酸途径 Hexose-Monophophate(HMP)-Hexose-Monophophate(HMP)-己糖单磷酸途径己糖单磷酸途径 Entner-Doudoroff(ED)Entner-Doudoroff(ED)途径途径 磷酸乙酮醇酶磷酸乙酮醇酶(PK)(PK)途径途径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EMPEMP途径途径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HMPHMP途径途径EDED途径途径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、核酮糖磷酸异构酶磷酸乙酮醇酶磷酸乙酮醇酶PK途径途径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4 种途径比较种途径比较 以上四条代谢途径，对于某种细菌来说，往往以一条以上四条代谢途径，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，只有途径。前三条途径广泛存在于细菌菌斑中，只有PKPK途径存途径存在于少数细菌中。在于少数细菌中。细菌分解葡萄糖三条主要途径之间的联系细菌分解葡萄糖三条主要途径之间的联系糖的分解代谢产物 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。（二）糖的合成代（二）糖的合成代谢细胞内途径细胞内途径 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细胞外途径细胞外途径蔗糖GTFFTF葡聚糖果聚糖GTF(葡萄糖基转移酶)和FTF(果糖基转移酶)的特性对蔗糖高度特异性-只能利用蔗糖作为底物广泛的pH适应度-pH5.2-7.0，与菌斑pH相符固有酶-细菌自发合成两种葡聚糖比较二、牙菌斑内的矿物质转换二、牙菌斑内的矿物质转换菌斑菌斑-唾液间的矿物质转换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。的唾液流速而不同。唾液和菌斑中离子形式的钙、磷、氟等矿物质唾液和菌斑中离子形式的钙、磷、氟等矿物质可以相互转换可以相互转换-离子扩散，取决于浓度梯度。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和菌斑间达到一个动态平衡菌斑菌斑-牙面间（釉质）牙面间（釉质）的矿物质转换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菌斑可阻挡牙表面矿物离子的扩散-离子屏障；离子屏障；菌斑中的矿物质与其中蛋白结合；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。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：离子钙、磷、氟矿物质存在形式：离子 与蛋白结合与蛋白结合 磷酸盐磷酸盐菌斑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磷灰石沉积第四节第四节 牙体硬组织的生物矿化牙体硬组织的生物矿化一、生物矿化及种类一、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 人工再矿化二、生物矿化的一般特性二、生物矿化的一般特性生物矿化组织的组成结构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羟磷灰石晶体的基本组成单位是 晶胞晶胞-六棱柱形六棱柱形生物矿化的机制生物矿化的机制 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 参与物质代谢参与物质代谢生物矿化的结晶过程生物矿化的结晶过程 成核成核-种晶、晶核形成种晶、晶核形成 晶核的生长晶核的生长-晶体在特有方向和空间生长的有序过程晶体在特有方向和空间生长的有序过程 集聚集聚 固相转换固相转换-钙磷结晶首先是形成无定形磷酸钙或磷酸八钙钙磷结晶首先是形成无定形磷酸钙或磷酸八钙 羟磷灰石羟磷灰石生物体内的矿化过程生物体内的矿化过程 基质效应基质效应 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；软组织；细胞效应细胞效应 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矿物离子，对生物矿化起着重要的调节作用釉质的生物矿化 釉质矿化机制釉质矿化机制 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 釉质矿化步骤釉质矿化步骤三、釉质与牙本质的生物矿化三、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，蛋白分解牙本质的生物矿化 牙本质矿化机制牙本质矿化机制 成牙本质细胞首先分泌细胞外基质-型胶原，以此为骨架发生矿化结晶。牙本质矿化步骤牙本质矿化步骤 牙本质磷蛋白牙本质磷蛋白四、氟与牙的生物矿化四、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课后作业：课后作业：唾液有机成分有哪些，它们的结构特点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？和生物学功能是什么？THANK YOU!