口腔生物化学2

1、 第二章第二章 口腔生物化学口腔生物化学第三节第三节 牙菌斑的生物化学牙菌斑的生物化学牙菌斑牙菌斑菌斑内微生物的物质代谢菌斑内微生物的物质代谢菌斑内的矿物质转换菌斑内的矿物质转换 一、牙菌斑内的主要物质代谢一、牙菌斑内的主要物质代谢（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)途径途径 Hexose-Monophophate(HMP)途径途径 Entner-Doudoroff(ED)途径途径 磷酸乙酮醇酶磷酸乙酮醇酶(PK)途径途径4 种途径比较种途径比较途径途径产生产生ATP生成重要前体生成重要前体 直接产生丙酮酸直接产生

2、丙酮酸EMPHMPPKED较多较多较少较少-无无有有有有有有有有无无有有无无2.糖的分解代谢产物糖的分解代谢产物菌斑表层菌斑表层有氧分解：有氧分解：三羧酸循环三羧酸循环 二氧化碳、水、能量二氧化碳、水、能量菌斑深层菌斑深层无氧酵解：无氧酵解：有机酸有机酸（二）糖的合成代谢（二）糖的合成代谢1.细胞内途径细胞内途径 外源性糖丰富外源性糖丰富 糖糖糖原糖原胞内多糖（糖原）胞内多糖（糖原） 糖合成代谢的途径糖合成代谢的途径多聚多聚 -羟丁酸羟丁酸多聚磷酸盐多聚磷酸盐甲酸、乙酸、乙醇（厌氧）甲酸、乙酸、乙醇（厌氧）乳酸、丙酮酸（有氧）乳酸、丙酮酸（有氧）外源性糖缺乏外源性糖缺乏多聚多聚 -羟丁酸羟丁酸

3、乙酰辅酶乙酰辅酶 A2.细胞外途径细胞外途径蔗糖蔗糖GTFFTF葡聚糖葡聚糖果聚糖果聚糖GTF和和FTF的特性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适应度适应度固有酶固有酶两种葡聚糖比较两种葡聚糖比较水溶性葡聚糖水溶性葡聚糖又称又称主要糖苷键主要糖苷键分子结构分子结构分子分支程度分子分支程度右旋糖苷右旋糖苷- 1, 6低低线型线型高高交链交链水不溶性葡聚糖（变聚糖）水不溶性葡聚糖（变聚糖）左旋糖苷左旋糖苷- 1, 3细胞内、外多糖在龋病发生中的作用细胞内、外多糖在龋病发生中的作用菌斑内合成多糖的能力与细菌的酶系菌斑内合成多糖的能力与细菌的酶系统有关，并且与龋病的发生密切相关。统

4、有关，并且与龋病的发生密切相关。l菌斑基质的组成菌斑基质的组成l不溶性细胞外多糖参与，促进细菌的黏不溶性细胞外多糖参与，促进细菌的黏附、集聚，加速菌斑的形成附、集聚，加速菌斑的形成生物屏障生物屏障多糖，使菌斑内、外物质的出入受到限制。多糖，使菌斑内、外物质的出入受到限制。产酸产酸菌斑内的细菌代谢产物，如有机酸作为储能菌斑内的细菌代谢产物，如有机酸作为储能形式，在外源性糖缺乏情况下，可降解成单形式，在外源性糖缺乏情况下，可降解成单糖，放能，产酸。糖，放能，产酸。细胞内、外多糖在龋病发生中的作用细胞内、外多糖在龋病发生中的作用(三三)氮源化合物代谢氮源化合物代谢自学二、牙菌斑内的矿物质转换二、牙菌

5、斑内的矿物质转换（一）菌斑（一）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，唾液中矿物质浓度和存在形式直接影响到菌斑内矿物质浓度。浓度和存在形式直接影响到菌斑内矿物质浓度。矿物质存在形式：矿物质存在形式：离子（钙、磷、氟）离子（钙、磷、氟） 与蛋白结合与蛋白结合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、氟等矿物质可以进行相互转换。可以进行相互转换。-扩散的方式扩散的方式。 注意：注意：离子浓度，不同个体浓度不同，同一个离子浓度，不同个体浓度不同，同一个 体，又与唾液流速有关体，又与唾液流速有关菌斑内

6、矿物质含量明显高于唾液菌斑内矿物质含量明显高于唾液 原因原因菌斑作为一离子屏障，可阻挡牙面离子的扩散菌斑作为一离子屏障，可阻挡牙面离子的扩散菌斑中的矿物质与蛋白结合菌斑中的矿物质与蛋白结合菌斑中细菌具有结合一些离子的能力，一些矿物质实际上菌斑中细菌具有结合一些离子的能力，一些矿物质实际上是菌斑细菌的代谢产物。一些口腔链球菌可合成多磷酸盐。是菌斑细菌的代谢产物。一些口腔链球菌可合成多磷酸盐。（二）菌斑（二）菌斑-牙面间的矿物质转换牙面间的矿物质转换在菌斑液中进行在菌斑液中进行 矿物质存在形式矿物质存在形式 离子（钙、磷、氟）离子（钙、磷、氟）与蛋白结合（钙、磷、氟）与蛋白结合（钙、磷、氟）磷酸盐

7、磷酸盐（羟磷灰石、氟磷灰石、磷酸氢钙、磷酸（羟磷灰石、氟磷灰石、磷酸氢钙、磷酸八钙、磷酸三钙等）八钙、磷酸三钙等）磷酸盐的性质磷酸盐的性质由钙磷相对浓度和菌斑基质由钙磷相对浓度和菌斑基质pH决定的。决定的。Ca/P比高的固相不易溶解。比高的固相不易溶解。酸性环境下，作为固相的磷酸钙会变成酸性环境下，作为固相的磷酸钙会变成 Ca/P比比例低的易溶相，钙离子释放入菌斑液中，在碱性例低的易溶相，钙离子释放入菌斑液中，在碱性环境中，低溶性的环境中，低溶性的Ca/P比例高的相形成，磷酸比例高的相形成，磷酸根离子释放。根离子释放。所以所以pH可调节磷酸盐的存在形式及其生物性能。可调节磷酸盐的存在形式及其生

8、物性能。pH-牙釉质溶解牙釉质溶解在在pH47范围内，范围内，pH降低降低1个单位，羟磷灰石的溶解性可增加个单位，羟磷灰石的溶解性可增加7倍。倍。酸性条件下酸性条件下，作为固相的磷酸钙，主要是，作为固相的磷酸钙，主要是羟磷灰石变成羟磷灰石变成Ca/P比比例低的易溶相例低的易溶相， Ca2+释放入基质中反应式如下释放入基质中反应式如下lCa10(PO4)6(OH)2+8H+CaHPO4+2H2O+4Ca2+微酸条件下，磷酸氢钙（微酸条件下，磷酸氢钙（ CaHPO4 ）是较稳定的盐，但仍要逐）是较稳定的盐，但仍要逐渐地、缓慢地离解成离子成分，释放于液相中。反应式如下：渐地、缓慢地离解成离子成分，释

9、放于液相中。反应式如下：lCaHPO4 +H+ Ca2+H2PO4-l磷酸氢钙的离解速度很慢，对下面的羟磷灰石实际上起到了一定的磷酸氢钙的离解速度很慢，对下面的羟磷灰石实际上起到了一定的保护套作用。离解速度取决于钙磷离子的浓度，离子浓度越高，速保护套作用。离解速度取决于钙磷离子的浓度，离子浓度越高，速度越慢，反之，离解速度快。度越慢，反之，离解速度快。1.菌斑菌斑pH与龋病与龋病pH -牙釉质溶解牙釉质溶解当菌斑内的酸逐渐被于羟磷灰石的反应、细菌的碱性代谢产物当菌斑内的酸逐渐被于羟磷灰石的反应、细菌的碱性代谢产物和唾液的缓冲作用中和后，菌斑的和唾液的缓冲作用中和后，菌斑的pH增高，趋于恢复到稳

10、定增高，趋于恢复到稳定状态。状态。这时，磷酸氢钙变成这时，磷酸氢钙变成Ca/P比例高的磷灰石，最终变成羟磷灰比例高的磷灰石，最终变成羟磷灰石。石。中性条件下，羟磷灰石是最稳定的形式。反应式如下：中性条件下，羟磷灰石是最稳定的形式。反应式如下：l10CaHPO4+8OH- Ca10(PO4)6(OH)2+HPO42-+6H2O羟磷灰石的结构复杂，它不可能直接形成。一些学者认为其步羟磷灰石的结构复杂，它不可能直接形成。一些学者认为其步骤如下：骤如下：3CaHPO4 Ca3(PO4)2+HPO42-+H+3Ca3(PO4)2 Ca9(PO4)6Ca9(PO4)6+Ca(OH)2 Ca10(PO4)6

11、(OH)2在菌斑釉质界面，在菌斑釉质界面，pH的变化的变化-龋洞龋洞唾液、菌斑液和釉质间的分子相互交换取决于唾液、菌斑液和釉质间的分子相互交换取决于浓度梯度。浓度梯度。一般带电荷的离子或分子比中性分子扩散困难些。一般带电荷的离子或分子比中性分子扩散困难些。不带电荷的、非离解形式的乳酸更容易扩散如釉质，在釉不带电荷的、非离解形式的乳酸更容易扩散如釉质，在釉质中离解，降低内部质中离解，降低内部pH，攻击深层釉质。，攻击深层釉质。Ca2+也能以不带电荷的乳酸钙形式从釉质中失去。也能以不带电荷的乳酸钙形式从釉质中失去。2.菌斑菌斑pH与牙结石与牙结石牙石主要由大量的无机物和少量的有机质组牙石主要由大量

12、的无机物和少量的有机质组成。成。按其部位分为：龈上牙石，龈下牙石。按其部位分为：龈上牙石，龈下牙石。总结总结正常正常菌斑维持和唾液相似的菌斑维持和唾液相似的pH，磷酸钙，磷酸钙处于饱和且处于饱和且稳定状态稳定状态。致龋菌斑的致龋菌斑的pH-磷酸钙处于非饱和磷酸钙处于非饱和状态（状态（磷灰石溶解磷灰石溶解）致牙石斑的致牙石斑的pH-导致磷酸钙的沉积导致磷酸钙的沉积（磷灰石溶解（磷灰石溶解）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 与钙、磷、氟与钙、磷、氟生物矿化生物矿化生物体内的钙磷等无机离子在多种生物因子的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

13、机基质，调控下通过化学反应产生难溶性盐与有机基质，形成机体矿化组织。形成机体矿化组织。牙体硬组织的矿化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。的生物矿化过程。人类的矿化组织人类的矿化组织釉质、牙本质、牙骨质和骨骼釉质、牙本质、牙骨质和骨骼一、生物矿化的种类一、生物矿化的种类（一）生理性矿化（一）生理性矿化 机体生长发育成熟过程中，无机离子在生物调机体生长发育成熟过程中，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控下在机体的特定部位与有机基质中的生物大分子形成具有一定结构的矿化组织。分子形成具有一定结构的矿化组

14、织。 矿化组织中的矿化物包括存在于牙和骨骼中的矿化组织中的矿化物包括存在于牙和骨骼中的难溶性磷酸盐、磷灰石晶体、海藻、海绵中的难溶性磷酸盐、磷灰石晶体、海藻、海绵中的硅酸盐以及重金属氧化物和氢氧化物等。硅酸盐以及重金属氧化物和氢氧化物等。（二）病理性矿化（二）病理性矿化由于机体对矿物质调控作用失调，无机离子在不该矿化的部由于机体对矿物质调控作用失调，无机离子在不该矿化的部位形成异位矿化或异常矿化组织，或造成矿化组织矿化过度位形成异位矿化或异常矿化组织，或造成矿化组织矿化过度或不足。或不足。（三）再矿化（三）再矿化指已经脱矿的组织内发生矿物质的重新沉淀结晶化。指已经脱矿的组织内发生矿物质的重新沉

15、淀结晶化。 自然再矿化：自然再矿化： 病理再矿化病理再矿化 人工再矿化人工再矿化二、生物矿化与钙磷代谢二、生物矿化与钙磷代谢（一）生物矿化组织的组成结构特点（一）生物矿化组织的组成结构特点人类矿化组织包括骨骼、釉质、牙本质和牙人类矿化组织包括骨骼、釉质、牙本质和牙骨质，其无机成分主要为磷灰石晶体和大量骨质，其无机成分主要为磷灰石晶体和大量的非晶体化的磷酸钙盐类。的非晶体化的磷酸钙盐类。（二）生物矿化的机制（二）生物矿化的机制 生物矿化常局限于机体需要高机械强度、脆或硬的生物矿化常局限于机体需要高机械强度、脆或硬的部位，如骨骼、牙，偶尔也发生在指甲等部位，而不部位，如骨骼、牙，偶尔也发生在指甲等

16、部位，而不会发生在软组织。会发生在软组织。l成核成核l晶核的生长晶核的生长l集聚集聚l固相转换固相转换（三）生物体内的矿化过程（三）生物体内的矿化过程基质效应基质效应细胞效应细胞效应釉质的生物矿化釉质的生物矿化釉质矿化机制釉质矿化机制釉质矿化步骤釉质矿化步骤牙本质的生物矿化牙本质的生物矿化牙本质矿化机制牙本质矿化机制牙本质矿化步骤牙本质矿化步骤三、釉质与牙本质的生物矿化釉质与牙本质的生物矿化四、氟与牙生物矿化四、氟与牙生物矿化氟是人体的必需元素之一，通过生物矿氟是人体的必需元素之一，通过生物矿化作用参与牙、骨骼的构成，影响釉质发化作用参与牙、骨骼的构成，影响釉质发育。育。氟对牙齿发育的影响：氟

17、对牙齿发育的影响：（一）增加晶体结构的稳定性（一）增加晶体结构的稳定性牙齿发育过程中，若组织液中存在低牙齿发育过程中，若组织液中存在低浓度的氟可进入正在矿化的磷灰石中，浓度的氟可进入正在矿化的磷灰石中，形成氟磷灰石，使磷灰石晶体的稳定形成氟磷灰石，使磷灰石晶体的稳定性得到增强。性得到增强。晶体的稳定性的改变还可改善牙的形态，晶体的稳定性的改变还可改善牙的形态，减少牙的直径和牙尖高度，使牙的沟裂变减少牙的直径和牙尖高度，使牙的沟裂变浅。这种形态的改变有利于牙的自洁作用，浅。这种形态的改变有利于牙的自洁作用，增强了牙的抗龋力。增强了牙的抗龋力。形成的磷灰石晶体参与牙的构成，主要形成的磷灰石晶体参与

18、牙的构成，主要发生在牙萌出釉质发育阶段。发生在牙萌出釉质发育阶段。影响发育期釉质晶体的形成影响发育期釉质晶体的形成牙齿发育过程中，若摄入过量的氟，牙齿发育过程中，若摄入过量的氟，则可引起釉质的矿化不良。则可引起釉质的矿化不良。机制机制影响基质的合成、分泌影响基质的合成、分泌直接或间接作用于基质蛋白酶，直接或间接作用于基质蛋白酶，阻碍釉原蛋白的移除阻碍釉原蛋白的移除干扰晶体的矿化干扰晶体的矿化氟在生物矿化中的作用氟在生物矿化中的作用降低牙釉质的溶解性降低牙釉质的溶解性改善牙的形态发育改善牙的形态发育增强釉质晶体的防龋能力增强釉质晶体的防龋能力促进牙釉质再矿化促进牙釉质再矿化影响发育期釉质晶体的矿化影响发育期釉质晶体的矿化一、无机成分的分析一、无机成分的分析钙测定钙测定磷测定磷测定氟化物测定氟化物测定第五节第五节 口腔生物化学研究的主要方法口腔生物化学研究的主要方法二、牙菌斑二、牙菌斑pH的测定的测定