口腔生物化学PPT课件.ppt

口腔生物化学 1 提要 本章主要介绍牙及周围组织的化学组成 唾液及龈沟液的生化特点 牙菌斑的生物化学 牙体硬组织的生物矿化 要求掌握釉质无机成分 牙本质有机成分 牙周组织胶原的组成和特点 唾液 龈沟液的主要成分 牙菌斑内糖代谢的主要产物及生物学作用 牙菌斑 牙面的矿物质转换的作用 生物矿化 仿生矿化 再矿化的基本概念 熟悉唾液 龈沟液的生理功能 牙菌斑内糖代谢的主要途径 釉质与牙本质生物矿化的基本过程 了解牙菌斑内氮源化合物代谢过程 唾液 牙菌斑的矿物质转换的方式 生物矿化的一般过程和调控机制 第二章口腔生物化学 2 第二节唾液及龈沟液的生物化学 本节所附照片除特别标注外均来自首医口腔基因治疗与牙再生分子生物学实验室 第二章口腔生物化学 3 唾液的生物化学唾液与口腔环境唾液成分涎腺及唾液的功能唾液分泌的测定方法 唾液的生物化学 龈沟液的生物化学 龈沟液的组成龈沟液的生理功能及临床意义 第二节唾液及龈沟液的生物化学 4 一 唾液的生物化学 第二节唾液及龈沟液的生物化学 5 唾液与口腔环境 唾液是由三对大涎腺及小涎腺的分泌物组成的混合液体口腔是一天然开放系统 唾液与微生物相互作用 唾液为微生物提供所需新鲜底物唾液可去除微生物产生的代谢产物 第二节唾液及龈沟液的生物化学 6 唾液成分 无机成分钠 钾 氯 唾液中主要的阳离子和阴离子钙和磷 促进牙齿再矿化 维持牙组织的完整性氟 可形成氟磷灰石 提高牙的抗龋力硫氰酸盐 对口腔一些微生物起抑制作用重碳酸盐 口腔环境最重要的缓冲系统氢离子及气体 调节唾液pH硝酸盐和亚硝酸盐 抑制细菌和真菌 调节口腔微生态微量元素 如铜 锰 镍 钛 钼等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 7 有机成分唾液蛋白质根据氨基乙糖含量可分为黏多糖 mucins 氨基乙糖小于4 糖蛋白 氨基乙糖大于4 涎腺不同类型的腺细胞分泌蛋白不同浆液性腺泡分泌蛋白主要包括富脯氨酸蛋白 糖蛋白等黏液性腺泡分泌黏蛋白导管上皮及基底细胞分泌乳铁蛋白 溶菌酶 SIgA等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 8 唾液蛋白按作用分类 润滑作用唾液黏蛋白 由下颌下腺 舌下腺及小涎腺分泌按分子量高低分为MG 和MG 型具有润滑作用的主要是疏水性的MG 富脯蛋白 主要由腮腺分泌 是人类唾液中最大的一族蛋白根据共性区可分为酸性 碱性和糖激化型三类具有润滑特性的主要是糖性富脯蛋白 第二节唾液及龈沟液的生物化学 9 维持黏膜的完整 修复口腔软组织直接与外源性或内源性有害物质反应蛋白酶 菌蛋白 富半胱蛋白 生长因子等修复软组织表皮生长因子 神经生长因子等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 10 调节口腔菌群平衡 抑制微生物生长 促进微生物定植 溶菌酶唾液粘蛋白MG 型唾液过氧化物酶免疫球蛋白 SIgA乳铁蛋白富组蛋白 第二节唾液及龈沟液的生物化学 11 参与获得性膜 维持牙齿再矿化或牙结石的形成富组蛋白 抑制磷酸钙结晶形成 缓冲作用 富酪蛋白 能促进放线菌在牙面的黏附 抑制磷酸钙沉积富半胱蛋白 抑制蛋白分解 抑制磷酸钙结晶形成唾液淀粉酶 促进牙菌斑形成酸性富脯蛋白 协助细菌定植 促进牙体硬组织再矿化 第二节唾液及龈沟液的生物化学 12 唾液腺及唾液的功能 唾液的分泌功能唾液消化及营养功能唾液的保护功能唾液的诊断作用 第二节唾液及龈沟液的生物化学 13 唾液腺的分泌功能外分泌功能人体每天唾液总分泌量约为540 640ml 分泌量最大的是下颌下腺 占总唾液分泌量的60 左右人体唾液分泌分静态分泌和刺激分泌内分泌功能唾液腺合成并分泌入血的肽类物质达30种以上常见有腮腺激素 parotin 表皮生长因子 神经生长因子等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 14 消化及营养功能协助咀嚼和吞咽维持味觉功能直接参与消化作用提供各种营养来维持口腔软硬组织的代谢平衡 第二节唾液及龈沟液的生物化学 15 唾液的保护功能润滑作用维持黏膜的完整软组织修复作用清除作用调节口腔菌群平衡维护口腔缓冲能力维持牙齿矿化 第二节唾液及龈沟液的生物化学 16 唾液的诊断作用诊断口腔疾病 慢性复发性腮腺炎 龋病 牙周病等诊断全身性疾病 舍格伦综合征 糖尿病 乙型肝炎 甲型肝炎 艾滋病药物监测 酒精 咖啡因 苯丙胺类药物测定激素水平 睾酮 雄烷二酮 雌激素和孕激素等检测体内的环境毒物 汞 铅 铬等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 17 唾液分泌的测定方法 静态唾液总流率反映唾液腺在无刺激状态下的基础分泌常用的测定方法 吸取法 吐取法 吸引法 棉垫法动态唾液总流率唾液腺在刺激状态下的分泌常用的测定方法 酸刺激法 咀嚼刺激法 方糖法 18 静态唾液流率及咀嚼白蜡动态唾液流率的测定 静态唾液流率测定 10分钟口腔内总唾液动态唾液流率测定 咀嚼白蜡6分钟口腔内总唾液 第二节唾液及龈沟液的生物化学 19 Lashley杯收集及测定小型猪腮腺唾液流率 A B ALashley杯及负压吸引球B使用Lashley杯收集唾液 第二节唾液及龈沟液的生物化学 20 二 龈沟液的生物化学 第二章口腔生物化学 21 龈沟液的组成 细胞成分 包括细菌 脱落上皮细胞 炎症细胞等无机成分 主要是Na 和K 有机成分 主要有免疫蛋白 血浆蛋白等龈沟液中的酶类及其他成分 第二节唾液及龈沟液的生物化学 22 纸尖或滤纸条收集龈沟液 毛细管收集龈沟液 龈沟液的收集及分析 第二节唾液及龈沟液的生物化学 23 龈沟液中的酶类及其他成分胶原酶 随炎症程度加剧而明显增加组织蛋白酶 随炎症程度加重而增加碱性磷酸酶 活性与病变活动度显著相关 葡萄糖苷酸酶和芳基硫酸酯酶 与牙周炎炎症程度相关天门冬氨酸氨基转移酶 可能与牙周病活动性相关介导因子 主要有白三烯类物质和前列腺素内毒素 与牙龈炎症程度及牙周炎有高度相关性 第二节唾液及龈沟液的生物化学 24 龈沟液的生理功能及临床意义 龈沟液的抗菌防御作用缓冲作用以清除微生物代谢产物活性白细胞 溶菌酶 乳铁蛋白等吞噬抑制或杀灭细菌抗体补体系统发挥抗菌作用龈沟液成分变化作为牙周病变的评判指数牙周炎活性相关指标 碱性磷酸酶 葡萄糖苷酸酶 天门冬氨酸基转移酶 前列腺素 PGE2 等 第二节唾液及龈沟液的生物化学 25 第三节牙菌斑的生物化学 第二章口腔生物化学 26 1 牙菌斑多糖在龋病发生中的作用如何 举例说明 2 以蔗糖为例说明菌斑内的糖代谢过程 3 简述菌斑 牙面矿物质转换与pH的关系 教学安排 教学时间2学时教学方式提前两周公布思考题 学生组成小组 每组承担1个题目 自学 讨论 以小组为单位推举专题发言 1学时 教师引导讨论总结 1学时 思考题 第三节牙菌斑的生物化学 27 人牙面上的牙菌斑 肉眼 第三节牙菌斑的生物化学 28 牙菌斑的基本结构 LM 第三节牙菌斑的生物化学 29 变链菌 红色 生物膜及细胞外多糖 绿色 CLSM 24h 48h 72h 第三节牙菌斑的生物化学 30 牙菌斑 dentalplaque 概念 存在于牙面或牙周袋内的一个细菌生态环境 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 第三节牙菌斑的生物化学 31 生物膜 biofilm 任何表面上细菌的生存实体 牙菌斑即是牙面上的生物膜 它能够容纳多种多样菌丛生存 其成层的结构和穿通其间的水道和气道 使它能包涵对氧不同敏感的需氧菌 兼性厌氧菌和绝对厌氧菌 这些细菌嵌入在由多糖 蛋白质和矿物质组成的基质中 构成了复杂的生态系 细菌在其中的代谢活动 影响着细菌与宿主之间或细菌菌属之间的动态平衡 概念 第三节牙菌斑的生物化学 32 一 牙菌斑内主要物质代谢 一 糖代谢 掌握 二 氮源化合物代谢 了解 二 牙菌斑内的矿物质转换 一 菌斑 唾液间的矿物质转换 了解 二 菌斑 牙面间的矿物质转换 掌握 主要内容 第三节牙菌斑的生物化学 33 一 牙菌斑内主要物质代谢 细菌是牙菌斑内物质代谢活动的主体 包括分解代谢和合成代谢 分解代谢为细菌提供生命活动所需的能量和生物合成所需的前体 合成代谢是分解代谢的基础 菌斑内的优势微生物与代谢底物有关 代谢底物来源于食物 唾液和龈沟液 主要成分有碳水化合物 蛋白质 氨基酸等 菌斑细菌可分成两组 即利用含氮物质产生碱性物质使pH升高的细菌和酵解碳水化合物产酸降低pH的细菌 第三节牙菌斑的生物化学 34 一 牙菌斑内主要物质代谢 分解代谢 合成代谢 一 糖代谢 1细胞内途径2细胞外途径 1丙酮酸的生成途径 2分解代谢及产物 第三节牙菌斑的生物化学 35 参与牙菌斑糖代谢的酶 第三节牙菌斑的生物化学 36 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 糖的分解代谢 第三节牙菌斑的生物化学 37 EMP途径 糖酵解途径 己糖二磷酸途径 HMP途径 磷酸戊糖途径 ED途径 恩特纳 道德洛夫途径 PK 磷酸乙酮酶途径 了解 丙酮酸生成途径 葡萄糖是作为细菌碳源的主要糖类 可以四种不同的途径转化为丙酮酸 糖的分解代谢 第三节牙菌斑的生物化学 38 葡萄糖分解的EMP途径 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 第三节牙菌斑的生物化学 39 1 葡萄糖激酶2 磷酸葡萄糖异构酶4 果糖二磷酸醛缩酶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 葡萄糖分解的HMP途径 第三节牙菌斑的生物化学 40 1 葡萄糖激酶11 6 磷酸葡萄糖脱氢酶13 核酮糖磷酸异构酶15 转酮醇酶16 转醛醇酶18 磷酸葡萄糖水解酶19 2 酮 3 脱氧 6 磷酸葡萄糖醛缩酶 葡萄糖分解的ED途径 第三节牙菌斑的生物化学 41 细菌分解葡萄糖EMP HMP和ED三条途径间的联系 第三节牙菌斑的生物化学 42 ED途径可直接形成丙酮酸 使它可能独立于其他两个途径 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 磷酸核糖和4 磷酸赤藓糖 HMP途径能产生生物合成嘌呤 嘧啶所必需的前体 但它产生的ATP只有EMP途径的一半 此途径不能直接产生丙酮酸 需要EMP途径的酶才能由3 磷酸甘油醛和6 磷酸果糖形成丙酮酸 分解代谢及产物 第三节牙菌斑的生物化学 43 丙酮酸是以上四种代谢途径共同的关键中间产物 丙酮酸以后的代谢在不同的细菌中不完全相同 同时环境中的氧 二氧化碳含量 糖的种类和量对其代谢也有影响 丙酮酸经不同的代谢途径可产生不同的产物 分解代谢及产物 第三节牙菌斑的生物化学 44 糖通过丙酮酸发酵的终末产物 第三节牙菌斑的生物化学 45 分解代谢的影响因素 不同代谢环境 氧状态 的影响不同代谢底物 糖种类及量 的影响不同代谢细菌 链球菌 的影响 第三节牙菌斑的生物化学 46 葡萄糖代谢的三种途径中 有许多酶和中间产物是共同的 但有些酶是个别途径所特有的 这些酶称为关键酶 磷酸果糖激酶 EMP 6 磷酸葡萄糖酸脱氢酶 HMP 2 酮 3 脱氧 6 磷酸葡萄糖酸醛缩酶 ED 关键酶 第三节牙菌斑的生物化学 47 不同细菌对代谢途径的选择不同代谢途径的产物差异不同代谢途径的关键酶 对代谢途径的认识 第三节牙菌斑的生物化学 48 糖的合成代谢 solubleECP 1 6糖苷键 葡聚糖 右旋糖苷 2 6糖苷键 果聚糖 左旋糖苷 insolubleECP 1 3糖苷键 葡聚糖 glucan 变聚糖 mutan 细胞内途径 糖原 支链淀粉 细胞外途径 细胞内多糖 细胞外多糖 第三节牙菌斑的生物化学 49 细胞外多糖的合成途径 第三节牙菌斑的生物化学 50 对蔗糖有高度特异性 有广泛的pH适应度 pH5 2 7 0 酶是细菌自发合成的 系固有酶 GTF和FTF存在于菌细胞外 其特性有 关于GTF和FTF 第三节牙菌斑的生物化学 51 葡聚糖有水溶性和水不溶两种 水溶性葡聚糖又称右旋糖酐 dextran 以 1 6 糖苷键为主 占分子中总糖苷键的65 96 分子的分支程度低 呈线型分子结构 水不溶性葡聚糖又称变聚糖 mutan 1 3 糖苷键相对多些 可达35 75 分支程度高 呈高度交链结构 关于葡聚糖 第三节牙菌斑的生物化学 52 1 种类葡聚糖 果聚糖 杂聚糖 糖原 支链淀粉2 作用 菌细胞壁成分或位于胞内 菌斑基质的主要成分 构成菌斑的基本骨架 细菌代谢所需能源 促进细菌对牙面的粘附和细菌间的聚集 细胞内外多糖的种类和作用 第三节牙菌斑的生物化学 53 以蔗糖为例总结菌斑内的糖代谢过程 第三节牙菌斑的生物化学 54 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 使牙菌斑pH上升 同时 菌斑中细菌可以有多种途径合成氨基酸 氨基酸可通过脱氨基 转氨基 脱羧基作用 完成氨基酸的分解 二 氮源化合物代谢 自学 第三节牙菌斑的生物化学 55 二 牙菌斑内的矿物质转换 一 菌斑 唾液的矿物质转换 二 菌斑 牙面的矿物质转换 牙菌斑 第三节牙菌斑的生物化学 56 一 菌斑 唾液的矿物质转换 唾液是菌斑矿物质的主要来源 钙 磷和氟是唾液中主要的矿物离子 唾液和菌斑中离子形式的钙 磷和氟等可以相互转换 主要以离子扩散的方式进行 方向决于浓度梯度 最终在唾液 菌斑间达到动态平衡 第三节牙菌斑的生物化学 57 牙菌斑的pH是决定钙 磷酸盐溶解或沉淀的关键因素 酸性环境中 磷酸盐会变为易溶解的相 钙释放到菌斑基质中 当菌斑pH下降到临界时 pH5 5 羟磷灰石转化为钙 磷比值低的盐 二 菌斑 牙面的矿物质转换 Ca10 PO4 3 OH 2 8H 6CaHPO4 2H2O 4Ca2 磷酸氢钙 羟磷灰石 第三节牙菌斑的生物化学 58 酸