口腔生物化学（口腔生物学课件）

口腔生物化学龋病釉质龋发生过程中的矿物质发生怎样的转换？早期釉质龋为什么会存在表面下脱矿的现象？牙周炎牙龈胶原纤维有什么改变？哪些因素引起胶原的破坏？同一时期萌出牙的釉质上有白垩色到褐色的斑块，严重为釉质实质缺损。氟斑牙氟斑牙是如何形成的？氟对牙齿矿化组织的双重作用？釉质发育不全轻者：牙面呈白垩色，无光泽。重者：牙面有棕褐色的蜂窝状或带状缺损。牙本质发育不全牙冠呈半透明微黄色，釉质极易脱落，牙本质暴露，发生严重磨耗5本章内容

1牙及周围组织的化学组成2唾液及龈沟液的生物化学

3牙菌斑的生物化学

4牙体硬组织的生物矿化

口腔生物化学研究的主要方法（自学）第1节牙及周围组织的化学组成牙及周围组织包含哪些组织学结构？组织结构学角度

牙体组织

釉质（Enamal）牙本质(Dentin)牙骨质(Cementum)牙髓(Pulp)牙周组织牙周膜牙槽骨牙龈一、釉质1、无机成分2、有机成分3、釉质晶体的理化性质

无机成分成分钙磷碳酸盐钠镁氯含量(%)

环境影响存在形式高1.95-3.660.25-0.90.25-0.560.19-0.35无无无----羟基磷灰石二氧化碳------氟其他50-5000ppm----------分布(表面釉牙本质界)在所有无机物中，氟浓度的变化最大，其影响因素主要有如下几种：釉质蛋白组织液外环境生理性磨损2、有机成分主要包括：蛋白质和酶脂类枸橼酸盐糖类水分布：釉质的带状结构内（釉丛、釉板、釉质间质内）

釉质蛋白(enamelproteins)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（MMP20）丝蛋白酶启动矿化牙本质涎磷蛋白、釉丛蛋白结合矿化离子釉原蛋白、釉蛋白控制晶体生长速度釉原蛋白、釉蛋白、成釉蛋白决定釉柱结构成釉蛋白转导细胞信号釉丛蛋白控制分泌有机基质的降解产物保护矿化相

釉原蛋白、釉蛋白釉质蛋白与釉质发育各阶段3、釉质晶体的理化性质（1）基本组成羟磷灰石晶体是牙体硬组织无机盐基本的结构形式羟磷灰石是一种磷酸钙物质，属于磷灰石的一种，具有和磷灰石一样的晶体结构Ca10(PO4)6(OH)2（2）釉质晶体的物理性质（似羟磷灰石）釉质晶体的基本构型：长、薄片状六棱柱形釉质晶体数目的变化硬度：老年恒牙>年轻恒牙>成熟乳牙>不成熟乳牙活髓牙>死髓牙密度：表面>内层，已萌牙>未萌牙，恒牙>乳牙（3）釉质晶体的化学性质吸收性Mg2+H2PO4-HCO3-Ca2+离子交换（4）釉质晶体的表面化学釉质表层晶体排列疏松-釉质具有一定的渗透性。牙齿萌出口腔前牙齿萌出口腔后龋病二、牙本质和牙骨质无机成分碳、磷酸矿物盐、钠、镁、氯有机成分

胶原蛋白（90%）

非胶原蛋白枸橼酸盐脂类胶原蛋白牙本质组成：I、V合成细胞：成牙本质细胞作用：形成胞外基质骨架特点：吸引力间隙大

稳定性高度交链结构牙骨质组成：I牙本质非胶原蛋白成牙本质细胞源性牙本质涎蛋白(DSP)牙本质磷蛋白(DPP)骨涎蛋白(BSP)牙本质基质蛋白I(DMP-I)骨桥素(OPN)骨钙素(OC)糖胺多糖非成牙本质细胞源性：血清来源蛋白：

糖蛋白、白蛋白、IgG三、牙周组织牙龈、牙周膜、牙槽骨1、胶原2、蛋白多糖1、胶原分布

牙龈I、III、IV、V

牙周膜I、III、V

牙槽骨I牙骨质I、III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硫酸皮肤素、透明质酸、硫酸肝素、4-硫酸软骨素牙周膜蛋白多糖硫酸皮肤素、透明质酸、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牙槽骨蛋白多糖4-硫酸软骨素、透明质酸、硫酸角质素、硫酸皮肤

素、6-硫酸软骨素

2、蛋白多糖—糖胺聚糖+蛋白核心牙周组织与糖胺聚糖成分组织牙龈上皮透明质酸硫酸皮肤素硫酸软骨素硫酸肝素硫酸角质素牙龈结缔组织牙周膜牙骨质牙槽骨++++++？++-+？++++++++-？--+四、口腔粘膜组织粘膜上皮上皮固有层粘膜下层1、口腔粘膜上皮与结缔组织交界-基底膜的生化特征胶原性蛋白质IV型非胶原性糖蛋白

层粘连蛋白蛋白多糖纤维连接蛋白大疱性类天疱疮（BP）抗原获得性大疱性表皮松解症（EBA）抗原2、口腔黏膜结缔组织的生物化学胶原纤维

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）主要为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蛋白多糖口腔粘膜一般粘膜单糖较少复杂糖链组成呈线性无规则糖链数目较多较少相对糖含量糖>蛋白蛋白为主唾液和龈沟液的生物化学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1、无机成分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。唾液蛋白质的组织来源唾液总蛋白

浓度:约为血浆蛋白浓度的1/30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作用很重要唾液粘蛋白MGⅠ与MGⅡ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%。黏蛋白分子量疏水结构牙面亲和力功能MG11000kD大量大保护MG2200-250kD无小除菌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MGⅠ和MGⅡ型具有润滑作用的主要是疏水性的MGⅠ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MGⅡ型唾液过氧化物酶免疫球蛋白：SIgA乳铁蛋白富组蛋白参与获得性膜，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、神经生长因子等唾液消化及营养功能协助咀嚼和吞咽唾液中多种酶直接参与消化维持味觉-溶剂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粘蛋白起到润滑作用维持粘膜的完整软组织的修复作用清除作用调节口腔菌群平衡缓冲作用维持牙齿矿化唾液的缓冲作用碳酸盐一重碳酸盐缓冲系统占唾液总缓冲力的64%～85%唾液中的磷酸盐、蛋白质（富组蛋白）也具有一定的缓冲作用细菌作用于唾液中的尿素，产生的氨也具有一定的缓冲作用此外唾液量和流速也直接或间接地影响着唾液的缓冲力，如流速大，重碳酸盐的吸收减少，浓度升高，则唾液的缓冲力增强唾液的杀菌作用对多种细菌有杀菌作用抗菌因子主要包括

溶菌酶

过氧化物酶

免疫球蛋白

乳铁质，凝集素等唾液的杀菌作用溶菌酶是一种水解酶但并非所有的菌斑中的细菌均对溶菌酶敏感，但多数学者认为溶菌酶是唾液中主要的抗龋因子有研究显示，溶菌酶能防止外源性细菌在口腔内定居并粘附到牙面上，与乳过氧化物酶共同作用，其溶菌作用更强。溶菌酶对变形链球菌也可产生溶解作用，其效果与酶的浓度和作用时间有关。有实验报告，患龋者唾液中溶菌酶含量明显低于无龋者唾液的杀菌作用对多种细菌有杀菌作用抗菌因子主要包括

溶菌酶

过氧化物酶

免疫球蛋白

乳铁质，凝集素等唾液的杀菌作用唾液过氧化酶氧化细菌胞壁和胞内的硫醇基，使细菌生长和代谢停止作为毒性物质，能有效地干扰细菌代谢并终止糖酵解过程具有耐酸性，在菌斑的酸性环境中仍可有效地发挥抑菌作用，对菌斑生态系的调节作用是不可忽视的唾液的杀菌作用对多种细菌有杀菌作用抗菌因子主要包括

溶菌酶

过氧化物酶

免疫球蛋白

乳铁质，凝集素等唾液的杀菌作用免疫球蛋白主要是分泌型IgA通过与口腔内细菌结合，能有选择性的改变某些细菌对牙面的粘附和定居能力，影响其附着降低某些细菌的代谢活性，抑制细菌生长或杀灭细菌唾液的杀菌作用对多种细菌有杀菌作用抗菌因子主要包括

溶菌酶

过氧化物酶

免疫球蛋白

乳铁质，凝集素等唾液的杀菌作用乳铁质是一种能与铁结合的糖蛋白通过与唾液中的铁元素结合，可使一些依赖铁元素的细菌的生长、代谢均受到影响已证实许多微生物包括需氧菌、厌氧菌和酵母菌等都对乳铁质敏感唾液的诊断作用诊断口腔疾病涎腺炎症中---慢性复发性腮腺炎：sIgA↑--慢性阻塞性腮腺炎Na+↓,Cl-↓龋病检测唾液乳杆菌或变形链球菌可能对龋病易感性等有辅助诊断意义

---测定唾液缓冲能力有预测龋病发生的意义牙周病研究指标较少唾液的诊断作用优点：取样简便，无痛，无损伤缺点：口腔非清洁环境，大量微生物存在引起成分有较大差异体内有些物质经涎腺细胞代谢后可发生明显变化口腔内常有血液和唾液混合物而干扰唾液成分个人口腔卫生也影响唾液成分（四）唾液分泌的测定方法1.静态及刺激唾液总流率（1）静态唾液总流率吸取法吐取法吸引法棉签法2.动态唾液总流率酸激法咀嚼刺激法方糖法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分钟口腔内总唾液什么是龈沟液？二、龈沟液的生物化学龈沟液的生物化学细胞成分——炎细胞、脱落上皮细胞、细菌电解质——钠、钾离子有机成分——抗体、补体、血浆蛋白酶类和其他成分

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β-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龈沟液的生理功能及临床意义抗菌防御

冲洗——可以将细菌带出龈沟抑菌或杀菌—溶菌酶、乳铁蛋白等抗菌--抗体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唾液和龈沟液的生物化学一、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）主要内容人牙面上的牙菌斑（肉眼）牙菌斑的基本结构（LM）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

菌斑的形成过程

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EMP途径葡萄糖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)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HMP途径葡萄糖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)ED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-P(16)甘油醛-3-P景天庚酮糖-7-P(15)木酮糖-5-P核糖-5-P磷酸乙酮醇酶PK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。前三条途径广泛存在于细菌菌斑中，只有PK途径存在于少数细菌中。4种途径比较途径关键酶产生ATP生成重要前体直接产生丙酮酸EMP磷酸果糖激酶较多无有HMP6-磷酸葡萄糖脱氢酶较少有无ED2-酮-3-脱氢-6磷酸葡萄糖酸醛缩酶——有有PK磷酸酮醇酶——有无细菌分解葡萄糖三条主要途径之间的联系葡萄糖ATPNADPH+H+ADPNADP+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(15)果糖-6-P甘油醛-3-P(19)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。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）的影响对代谢途径的认识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

糖的合成代谢

solubleECP：α-1,6糖苷键/葡聚糖（右旋糖苷）

β-2,6糖苷键/果聚糖（左旋糖苷）insolubleECP：α-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细胞外多糖的合成途径GTF(葡萄糖基转移酶)和FTF(果糖基转移酶)的特性⑴对蔗糖高度特异性-只能利用蔗糖作为底物⑵广泛的pH适应度-pH5.2-7.0，与菌斑pH相符⑶固有酶-细菌自发合成二、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二、牙菌斑内的矿物质转换菌斑-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、氟等矿物质可以相互转换--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，最终在唾液和菌斑间达到一个动态平衡。菌斑-牙面间（釉质）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-离子屏障；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。钙、磷、氟矿物质存在形式：离子、与蛋白结合

磷酸盐牙釉质溶解菌斑pH与龋病pH菌斑pH与牙结石pH牙釉质溶解正常稳定pH磷灰石溶解pH磷灰石沉积再矿化氟磷灰石釉质羟磷灰石晶体晶体局部溶解晶核酸钙+磷+氟菌斑-牙面的矿物质转换的影响因素牙体硬组织的生物矿化一、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，形成机体矿化组织的过程。人体的矿化组织：釉质、牙本质、牙