口腔生物化学2

在菌斑液中进行 矿物质存在形式

离子（钙、磷、氟） 与蛋白结合（钙、磷、氟）


磷酸盐（羟磷灰石、氟磷灰石、磷酸氢钙、磷酸 八钙、磷酸三钙等）
磷酸盐的性质
由钙磷相对浓度和菌斑基质pH决定的。

Ca/P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 Ca/P比 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Ca/P比例高的相形成，磷酸 根离子释放。 所以pH可调节磷酸盐的存在形式及其生物性能。
磷酸乙酮醇酶(PK)途径
4 种途径比较
途径 产生ATP 生成重要前体 直接产生丙酮酸 EMP HMP ED PK 较多 较少 --无 有 有 有 有 无 有 无
2.糖的分解代谢产物
菌斑表层
有氧分解：三羧酸循环
二氧化碳、水、能量 菌斑深层 无氧酵解： 有机酸
（二）糖的合成代谢
糖合成代谢的途径

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：

3CaHPO4 →Ca3(PO4)2+HPO42-+H+ 3Ca3(PO4)2 →Ca9(PO4)6 Ca9(PO4)6+Ca(OH)2 →Ca10(PO4)6(OH)2

在菌斑釉质界面，pH的变化---龋洞
唾液、菌斑液和釉质间的分子相互交换取决于 浓度梯度。
注意：离子浓度，不同个体浓度不同，同一个 体，又与唾液流速有关

（二）菌斑-牙面间的矿物质转换

菌斑内矿物质含量明显高于唾液
原因

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。
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。
（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 部位，如骨骼、牙，偶尔也发生在指甲等部位，而不 会发生在软组织。

成核 晶核的生长 集聚 固相转换
（三）生物体内的矿化过程
基质效应 细胞效应
三、釉质与牙本质的生物矿化
（三）葡萄糖基转移酶


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 质中离解，降低内部pH，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。

2.菌斑pH与牙结石
牙石主要由大量的无机物和少量的有机质组
成。
按其部位分为：龈上牙石，龈下牙石。
总结
直接或间接作用于基质蛋白酶， 阻碍釉原蛋白的移除 干扰晶体的矿化
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 增强釉质晶体的防龋能力 促进牙釉质再矿化 影响发育期釉质晶体的矿化
第五节 口腔生物化学研究的主要方法
一、无机成分的分析
钙测定 磷测定
氟化物测定

微酸条件下，磷酸氢钙（ CaHPO4 ）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：

CaHPO4 +H+ →Ca2++H2PO4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 度越慢，反之，离解速度快。
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 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。 形成的磷灰石晶体参与牙的构成，主要 发生在牙萌出釉质发育阶段。
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， 则可引起釉质的矿化不良。 机制
影响基质的合成、分泌
（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
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。
（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。
自然再矿化： 病理再矿化 人工再矿化
二、生物矿化与钙磷代谢
（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

pH↑ ------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 和唾液的缓冲作用中和后，菌斑的pH增高，趋于恢复到稳定 状态。 这时，磷酸氢钙变成Ca/P比例高的磷灰石，最终变成羟磷灰 石。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

中性条件下，羟磷灰石是最稳定的形式。反应式如下：

10CaHPO4+8OH- →Ca10(PO4)6(OH)2+HPO42-+6H2O
正常菌斑维持和唾液相似的pH，磷酸钙
处于饱和且稳定状态。
致龋菌斑的pH↓--------磷酸钙处于非饱和
状态（磷灰石溶解↑）
致牙石斑的pH↑--------导致磷酸钙的沉积
（磷灰石溶解↓）
第四节 牙体硬组织的生物矿化 与钙、磷、氟
生物矿化
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基质， 形成机体矿化组织。
水不溶性葡聚糖（变聚糖）
左旋糖苷 α - 1, 3 高 交链
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
统有关，并且与龋病的发生密切相关。
菌斑基质的组成
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
细胞内、外多糖在龋病发生中的作用
生物屏障
多糖，使菌斑内、外物质的出入受到限制。
二、牙菌斑pH的测定
（一）电极接触法
（二）埋藏电极遥测法
（三）人工菌斑法
三、细菌细胞外多糖的测定
（一）样品处理
（二）试剂
（三）测定
四、内毒素测定 （一）试管法
（二）微量玻片法
（三）毛细管法 （四）合成基质偶氮显色法 （五）免疫学方法 （六）鲎试验注意事项
五、酶活性测定 （一）菌斑α-淀粉酶
（二）蔗糖酶
釉质的生物矿化 釉质矿化机制 釉质矿化步骤 牙本质的生物矿化 牙本质矿化机制 牙本质矿化步骤
四、氟与牙生物矿化
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 育。
氟对牙齿发育的影响：
（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 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 性得到增强。

1.菌斑pH与龋病

pH↓------牙釉质溶解↑

在pH4~7范围内，pH降低1个单位，羟磷灰石的溶解性可增加7 倍。 酸性条件下，作为固相的磷酸钙，主要是羟磷灰石变成Ca/P比 例低的易溶相， Ca2+释放入基质中反应式如下


Ca10(PO4)6(OH)2+8H+→CaHPO4+2H2O+4Ca2+
胞内多糖（糖原）
外源性糖丰富 糖
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） 乙酰辅酶 A
1.细胞内途径
外源性糖缺乏
糖原
多聚-羟丁酸
2.细胞外途径
蔗糖
GTF
葡聚糖 果聚糖
FTF
GTF和FTF的特性
对蔗糖高度特异性
广泛的pH适应度
固有酶
两种葡聚糖比较
水溶性葡聚糖
又称 主要糖苷键 分子分支程度 分子结构 右旋糖苷 α - 1, 6 低 线型
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。
人类的矿化组织
釉质、牙本质、牙骨质和骨骼
一、生物矿化的种类
（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 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。 • 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 硅酸盐以及重金属氧化物和氢氧化物等。
产酸
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 糖，放能，产酸。
(三)氮源化合物代谢
自学
二、牙菌斑内的矿物质转换
（一）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 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：离子（钙、磷、氟） 与蛋白结合 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。---扩散的方式。
第二章 口腔生物化学
第三节 牙菌斑的生物化学
牙菌斑
菌斑内微生物的物质代谢 菌斑内的矿物质转换
一、牙菌斑内的主要物质代谢
（一）糖的分解代谢
糖的转运途径
Embden-Meyerhof-Paprs(EMP)途径
Hexose-Monophophate(HMP)途径
Entner-Doudoroff(ED)途径