第二章 口腔生物化学

1、人民卫生出版社口腔生物学第四版第二章 口腔生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 提要：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 口腔生物化学人民卫生出

2、版社口腔生物学第四版第二节 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 口腔生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版n唾液的生物化学 n唾液与口腔环境n唾液成分n涎腺及唾液的功能n唾液分泌的测定方法唾液的生物化学龈沟液的生物化学n龈沟液的组成n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人民卫生出版社口腔生物学第四版一、唾液的生物化学第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液与口腔环境n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：n唾液为微生物提供所需新

3、鲜底物n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人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液成分无机成分n钠、钾、氯：唾液中主要的阳离子和阴离子n钙和磷：促进牙齿再矿化，维持牙组织的完整性n氟：可形成氟磷灰石，提高牙的抗龋力n硫氰酸盐：对口腔一些微生物起抑制作用n重碳酸盐：口腔环境最重要的缓冲系统n氢离子及气体：调节唾液pHn硝酸盐和亚硝酸盐：抑制细菌和真菌，调节口腔微生态n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人民卫生出版社口腔生物学第四版有机成分 唾液蛋白质根据氨基乙糖含量可分为n黏多糖(mucins)：氨基乙糖小于4%n糖蛋白：氨基乙糖大于4%涎腺不同类

4、型的腺细胞分泌蛋白不同n浆液性腺泡分泌蛋白主要包括富脯氨酸蛋白、糖蛋白等n黏液性腺泡分泌黏蛋白n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人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液蛋白按作用分类润滑作用唾液黏蛋白：n由下颌下腺、舌下腺及小涎腺分泌n按分子量高低分为MG和MG型n具有润滑作用的主要是疏水性的MG富脯蛋白：n主要由腮腺分泌，是人类唾液中最大的一族蛋白n根据共性区可分为酸性、碱性和糖激化型三类n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人民卫生出版社口腔生物学第四版维持黏膜的完整，修复口腔软组织直接与外源性或内源性有害物质反应n蛋白酶

5、、菌蛋白、富半胱蛋白、生长因子等修复软组织n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人民卫生出版社口腔生物学第四版调节口腔菌群平衡：抑制微生物生长： 促进微生物定植：n溶菌酶 唾液粘蛋白MG型n唾液过氧化物酶n免疫球蛋白：SIgAn乳铁蛋白n富组蛋白第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版参与获得性膜，维持牙齿再矿化或牙结石的形成n富组蛋白：抑制磷酸钙结晶形成，缓冲作用，n富酪蛋白：能促进放线菌在牙面的黏附，抑制磷酸钙沉积n富半胱蛋白：抑制蛋白分解，抑制磷酸钙结晶形成n唾液淀粉酶：促进牙菌斑形成n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

6、及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液腺及唾液的功能n唾液的分泌功能n唾液消化及营养功能n唾液的保护功能n唾液的诊断作用 第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液腺唾液腺的分泌功能的分泌功能外分泌功能外分泌功能n人体每天唾液总分泌量约为540640 ml，n分泌量最大的是下颌下腺，占总唾液分泌量的60%左右n人体唾液分泌分静态分泌和刺激分泌 内分泌功能内分泌功能n唾液腺合成并分泌入血的肽类物质达30种以上n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人民卫生出版社口腔生物学第四版消化及营养功能消化及营养功能

7、n协助咀嚼和吞咽n维持味觉功能n直接参与消化作用n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人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液的保护功能唾液的保护功能n润滑作用n维持黏膜的完整n软组织修复作用n清除作用n调节口腔菌群平衡n维护口腔缓冲能力n维持牙齿矿化第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 唾液的诊断作用唾液的诊断作用n诊断口腔疾病：慢性复发性腮腺炎、龋病、牙周病等n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n药物监测：酒精、咖啡因、苯丙胺类药物n测定激素水平：睾酮、雄烷二酮、雌激素和孕激素等n检测体内的环境毒物：汞、铅、

8、铬等第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版唾液分泌的测定方法静态唾液总流率静态唾液总流率n反映唾液腺在无刺激状态下的基础分泌n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动态唾液总流率n唾液腺在刺激状态下的分泌n常用的测定方法：酸刺激法、咀嚼刺激法、方糖法人民卫生出版社口腔生物学第四版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人民卫生出版社口腔生物学第四版Lashley 杯收集及测定小型猪腮腺唾液流率ABA Lashley 杯及负压吸引球B 使用

9、Lashley杯收集唾液第二节 唾液及龈沟液的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版二、龈沟液的生物化学第二章 口腔生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版龈沟液的组成n细胞成分：包括细菌、脱落上皮细胞、炎症细胞等n无机成分：主要是Na+和K+n有机成分：主要有免疫蛋白，血浆蛋白等n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人民卫生出版社口腔生物学第四版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人民卫生出版社口腔生物学第四版龈沟液中的酶类及其他成分n胶原酶：随炎症程度加剧而明显增加n组织蛋白酶：随炎症程度加重而增加n碱性磷酸酶：活性与病变活

10、动度显著相关n-葡萄糖苷酸酶和芳基硫酸酯酶：与牙周炎炎症程度相关n天门冬氨酸氨基转移酶：可能与牙周病活动性相关n介导因子：主要有白三烯类物质和前列腺素n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人民卫生出版社口腔生物学第四版龈沟液的生理功能及临床意义龈沟液的抗菌防御作用n缓冲作用以清除微生物代谢产物n活性白细胞、溶菌酶、乳铁蛋白等吞噬抑制或杀灭细菌n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n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人民卫生出版社口腔生物学第四版第三节

11、 牙菌斑的生物化学第二章 口腔生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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1.教学时间 2学时2.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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版人牙面上的牙菌斑（肉眼）第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版牙菌斑的基本结构（LM）第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版变链菌（

12、红色）生物膜变链菌（红色）生物膜 及细胞外多糖（绿色）（及细胞外多糖（绿色）（CLSM)24h48h72h第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 牙菌斑（dental plaque） 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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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

13、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版一、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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

14、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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

15、. 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

16、化酶第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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

17、人民卫生出版社口腔生物学第四版葡萄糖ATPADP葡萄糖-6-P(1)(2)果糖-6-P(3)ATPADP果糖-1，6-二磷酸(4)磷酸二羟丙酮 甘油醛-3-P(5)NAD+NADH+H+1,3-二磷酸甘油酸(6)PADPATP(7)3-磷酸甘油酸(8)2-磷酸甘油酸(9) H2O磷酸烯醇式丙酮酸ADPATP 丙酮酸(10)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 牙菌斑的生物化学人民卫生出

18、版社口腔生物学第四版葡萄糖ATPADP葡萄糖-6-P(1)(11)NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖酸(15)果糖-6-P 甘油醛-3-PNADP+NADPH+H+核酮糖-5-P(12) CO2核糖-5-P木酮糖-5-P(13)(14)(15)甘油醛-3-P景天庚酮糖-7-P磷酸二羟丙酮果糖1, 6-二磷酸赤藓糖-4-P木酮糖-5-P(2)EMP葡萄糖-6-P丙酮酸(16)果糖-6-P(2)葡萄糖-6-P(4)果糖-6-P(17)葡萄糖-6-P(2)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

19、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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途径葡萄糖ATPADP葡萄糖-6-P(1)(11)NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖酸(18)2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸(19)果糖-6-P + 甘油醛-3-P丙酮酸(15)EMP丙酮酸赤藓糖-4-P木酮糖-5-P(13)核酮糖-5-P果糖-6

20、-P(16)甘油醛-3-P景天庚酮糖-7-P(15)木酮糖-5-P核糖-5-P第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版细菌分解葡萄糖EMP、HMP和ED三条途径间的联系葡萄糖ATP NADPH+H+ADP NADP+葡萄糖-6-P(1)二羟丙酮(4)丙酮酸(2)木酮糖-5-PATPADPATPADP(17)(3)果糖-1, 6-二磷酸(5)甘油醛-3-P6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADPH+H+(12)(11)(13)核酮糖-5-P(14)核糖-5-P景天庚酮糖-7-P磷酸烯醇式丙酮酸(10)2-酮-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸(18)(16)果糖-6-P赤藓糖-4-P木酮糖-5-P(

21、15)果糖-6-P甘油醛-3-P(19)第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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

22、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版EMPPEP琥珀酸丙酸HMPEDPK戊酮糖甘油醛-3-P 乳酸乙酰磷酸 乙酸、乙醇乳酸丙酮酸丙氨酸NH3CO2草酰乙酸乙醛CO2CoA乙酰CoACoA乙酰CoA甲酸CO2H2乙醛乙酰磷酸乙醇乙酸丁酸 丁醛 丙酮丁醇异丙醇乙醇琥珀酸丙酸3-羟基丁酮2,3-丁二醇CO2甘油糖通过丙酮酸发酵的终末产物第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版分解代谢的影响因素 n不同代谢环境（氧状态）的影响n不同代谢底物（糖种类及量）

23、的影响n不同代谢细菌（链球菌）的影响第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版n不同细菌对代谢途径的选择n不同代谢途径的产物差异n不同代谢途径的关键酶对代谢途径的认识第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 糖的合成代谢 soluble ECP： -1,6 糖苷键/葡聚糖（右旋糖苷） -2,6 糖苷键/果

24、聚糖（左旋糖苷）insoluble ECP：-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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 细胞外多糖的合成途径葡聚糖葡聚糖果糖葡萄糖葡萄糖蔗糖XXxnGTFn果聚糖果聚糖葡萄糖果糖果糖蔗糖XXxnFTFn 第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版对蔗糖有高度特异性。有广泛的pH适应度(pH5.27.0)。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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 葡聚糖

25、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第

26、四版以蔗糖为例总结菌斑内的糖代谢过程第三节 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版二、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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 （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 牙菌斑的生物化学人民卫生出版社口腔生物学第四版 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