牙菌斑的生物化学
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在细胞外，通过糖基转移酶(即胞外多糖合 成酶)的作用把一个糖分子从糖苷转移到另一个 糖苷上，合成细胞外多聚糖(extracellular polysaccharide, ECP) 。
变链菌致病因子
致病物质
作用
1)菌体表面物质 脂磷壁酸(LTA)，蛋白质，多糖 粘附
2)与致病有关的酶
i)葡萄糖基转移酶(GTF)蔗糖—非水溶性葡聚糖 粘附
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.1918 :20:211 8:20Oc t-2019- Oct-20
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。18:20:2118 :20:211 8:20M onday , October 19, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 1920.1 0.1918:20:2118 :20:21 October 19, 2020
分解代谢 合成代谢
糖分解代谢途径
• 糖酵解途径，Embden-Meyerhof
pathway , EMP
• 磷酸戊糖途径，Hexose-
Monophosphate pathway , HMP
• ED途径 • PK途径
丙酮酸
Embden-Meyerhof pathway , EMP 糖酵解途径 glycolysis pathway
EMP为主 • 异(杂)发酵乳杆菌，如发酵乳杆菌PK为主 • 兼性异(杂)发酵乳杆菌，如干酪乳杆菌、胚芽乳杆
菌兼有EMP和PK途径 • 双歧杆菌没有完全的EMP途径，主要靠PK途径 • 少数革兰氏阴性菌只通过ED途径降解葡萄糖。
其它糖的代谢
蔗糖
蔗糖酶
葡萄糖 ＋ 果糖
果糖、乳糖、半乳糖 诱导酶 磷酸果糖激酶 EMP
磷酸三钙
Ca3(PO4)2
二水磷酸氢钙 CaHPO4˙2H2O
氟磷灰石
Ca10(PO4)6F2
牙结石的成分
羟磷灰石 58% Ca10(PO4)6OH2 白钙磷石 21% 磷酸八钙 21% Ca8(HPO4)2(PO4)4˙5H2O 二水磷酸氢钙 9% CaHPO4˙2H2O
菌斑内磷灰石的溶解性 与菌斑pH的关系
O 2 OH
细胞内外多糖在龋病 发病中的作用：
•参与并加速菌斑的形成 •生物屏障作用 •能量储存形式
氮源化合物的代谢作用
•为细菌生长提供必需的氨基酸 •提供能量（氨基酸的产量大于其需要量时） •产生的碱性产物对牙菌斑的pH有重要 的调节作用
牙菌斑内矿物质转换
The transformation of mineral component in dental plaque
烯醇酶 COO－丙酮酸激酶 COO－
CHOH
CHO-P
CO~P
C＝O
CH2O-P
CH2OH
Mg2+
CH2
ADP
ATP
CH2OH
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸
PEP
葡萄糖转变为丙酮酸四条途径的区别
代谢 途径
关键酶 产生 存在细 生理意义 丙酮酸 菌
EMP 磷酸果糖激酶 全部产生
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月19日 星期一6 时20分 21秒M onday , October 19, 2020
•
相信相信得力量。20.10.192020年10月 19日星 期一6 时20分2 1秒20. 10.19
谢谢大家！
糖的合成代谢
Carbohydrate anabolism of dental plaque
1.糖合成代谢的途径 该途径在细胞内进行，外源性糖丰富时，
将环境中的糖转化为胞内多糖(细胞内多糖 (intracellular polysaccharide, ICP，主要是糖 原)贮存在于细胞内。 2.细胞外途径：
GTF与FTF的特性：
1. 对蔗糖的高度特异性 2. 广泛的pH适应度 3. 为细菌固有酶
葡糖基转移酶(glucosyltransferase, GTF)
C12H22O11GTF (C6H10O5)n+ C6H12O6
蔗糖
葡聚糖
果糖
果糖基转移酶(fructosyltransferase, FTF)
糖发酵终末产物的特点
3. 同一种细菌在不同环境中，其代谢产物不同 如链球菌，在外源性糖丰富时，可经乳酸脱氢 酶作用生成大量乳酸。在外源性糖不足时，细 菌可通过丙酮酸甲酸裂解酶通路获取能量。放 线菌在CO2缺乏时，可形成乳酸，但在有CO2 时，可形成琥珀酸、甲酸、乙酸。
4．代谢的终末产物可被一些细菌进一步降解 ，使环境的酸度发生改变。例如，韦荣菌能利 用乳酸生成乙酸和丙酸，丙酸和乙酸，使pH 升高。
牙菌斑的生物化学
The chemistry of plaque
菌斑的形成过程
• 牙菌斑的化学组成
The chemical composition of dental plaque
• 牙菌斑内的主要物质代谢
The metabolism of dental plaque
• 牙菌斑内的矿物质转换
The transformation of mineral component in dental plaque
CH2O-P C=O 磷酸二羟丙酮 CH2OH
CH2OH CHOH 3-磷酸甘油醛
CH2O-P
CH2OH 3-磷酸甘油醛脱氢酶 COO~P 3-磷酸甘油酸激酶
CHOH
CHOH
CH2O-P NAD＋ 3-磷酸甘油醛
NADH＋H＋1,3C-二H2磷O酸-P甘油A酸DP
ATP
COO－
磷酸甘油 酸变位酶
COO－
菌斑内矿物质浓度高于唾液的原因：
菌斑为一离子屏障，可阻挡牙面 离子向外扩散 菌斑基质中的蛋白可与钙、磷、 氟等无机离子结合 菌斑中的细菌亦有结合某些离子 的能力
菌斑pH与龋病 pH and caries
菌斑中各种磷酸盐的存在形式
羟磷灰石
Ca10(PO4)6OH2
磷酸氢钙
CaHPO4
磷酸八钙 Ca8(HPO4)2(PO4)4˙5H2O
6 CH2OH
5
O
4
HO OH
3
1
OH
2
OH
葡萄糖 glucose
葡萄糖
6
G-6-P
F-6-P
CH2OH
H2C O P 磷酸葡萄 CH2OH
5O
葡萄糖激酶
O 糖异构酶
4 OH
HO 3
1 2 OH ATP
OH
OH ADP HO
OH
OH
C=O CHOH CHOH CHOH
CH2O-P
磷酸果糖激酶
ATP ADP
NADH＋H＋1,3C-二H2磷O酸-P甘油A酸DP
ATP
COO－
磷酸甘油 酸变位酶
COO－
烯醇酶
CHOH
CHO-P
COO－丙酮酸激酶 CO~P
COO－ C＝O
CH2O-P
CH2OH
Mg2+
Biblioteka Baidu
CH2
ADP
ATP
CH2OH
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
PEP
葡萄糖
6
G-6-P
C12H22O11FTF (C6H10O5)n+ C6H12O6
蔗糖
果聚糖
葡萄糖
葡聚糖结构
CH2 OH
5
…… 4 OH
HO 3
CH2 OH
5
…… 4 OH
HO 3
CH2
O
OH
5
1 2 OH
4 O
HO 3
CH2
O
OH
5
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4 O
HO 3
O
1 O
2 OH
O
1 O
2 OH
CH2 5
4 HO
3
O
1 ……
CH2O-P
C=O CHOH 果糖二磷酸醛缩酶
CHOH
CHOH
CH2O-P
1,6-二磷酸果糖
CH2O-P C=O 磷酸二羟丙酮 CH2OH
CH2OH CHOH 3-磷酸甘油醛
CH2O-P
CH2OH 3-磷酸甘油醛脱氢酶 COO~P 3-磷酸甘油酸激酶
CHOH
CHOH
CH2O-P NAD＋ 3-磷酸甘油醛
1. pH与唾液pH相似－磷酸钙 饱和且稳定
2. pH降低－磷酸钙溶解 3. pH升高－磷酸钙沉积
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.1920 .10.19 Monday , October 19, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 8:20:21 18:20:2 118:20 10/19/2 020 6:20:21 PM
ii)蔗糖—水溶性葡聚糖产酸的基质
(2)果糖基转移酶(FTF) 蔗糖—果聚糖 产酸的基质
(3)葡聚糖酶
葡聚糖—低聚糊精糖 产酸的基质
(4)果聚糖酶
果聚糖—低聚果糖 产酸的基质
(5)蔗糖酶
蔗糖—葡萄糖十果糖 产酸的基质
3)酸的产生
糖酵解产乳酸 脱矿
4)细胞内多糖形成
支链淀粉
产酸的基质
5)耐酸性
细菌在酸性环境内生存、增殖
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月19 日星期 一6时20 分21秒 18:20:2 119 October 2020
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午6时20 分21秒 下午6 时20分1 8:20:21 20.10.1 9
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10. 1920.1 0.1918:2018:20 :2118:2 0:21Oc t-20
F-6-P
CH2OH
H2C O P 磷酸葡萄 CH2OH
5O
葡萄糖激酶
O 糖异构酶
4 OH
HO 3
1 2 OH ATP
OH
OH ADP HO
OH
OH
C=O CHOH CHOH CHOH
CH2O-P
磷酸果糖激酶
ATP ADP
CH2O-P
C=O CHOH 果糖二磷酸醛缩酶
CHOH
CHOH
CH2O-P
1,6-二磷酸果糖
丙酮酸
HMP 6-磷酸葡萄糖酸 无法直接
脱氢酶
产生
ED 2- 酮 -3- 脱 氧 -6- 可部分产
磷酸葡萄糖酸 生
醛缩酶
PK 磷酸乙酮醇酶 可部分产
生
广泛 广泛 广泛 少数
产生 ATP
提供生物合成 嘧啶、嘌呤等所 需前体 同 HMP
少数细菌利用 葡萄糖的途径
各种细菌的糖代谢途径
• 兼性厌氧菌，如链球菌EMP为主，辅以HMP途径 • 同(纯)发酵乳杆菌，如嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌
淀粉 唾液淀粉酶 糊精
麦芽糖 葡萄糖
糖发酵终末产物的特点
1.在菌斑表层，有氧存在，主要为有氧分解 ，丙酮酸进入三羧酸循环生成CO2和水，产 能。在菌斑深层，缺氧，无氧发酵。
2.细菌种类不同，终末产物也不同。在链球 菌、乳杆菌和双歧杆菌，丙酮酸可降解成乳 酸、乙酸、乙醇和甲酸。放线菌可将丙酮酸 降解为琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、乙醇和 二氧化碳。韦荣菌可使丙酮酸形成琥珀酸、 乙酸、丙酸。梭杆菌、梭状芽胞杆菌和优杆 菌可产生丁酸。
牙菌斑的化学组成
水： 有机成分:
70－80％（w/w)
蛋白质 40－50％(干重) 碳水化合物 13-18% (干重) 脂质10-14% (干重)
无机成分： Ca P K Na 少量 F Mg
牙菌斑的主要物质代谢
碳水化合物代谢
(carbohydrate metabolism) (糖代谢)
氮原化合物代谢
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月19 日下午6 时20分 20.10.1 920.10. 19
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月19 日星期 一下午6 时20分 21秒18 :20:212 0.10.19
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 下午6时 20分20 .10.191 8:20Oc tober 19, 2020
变链菌致病因子
致病物质
作用
1)菌体表面物质 脂磷壁酸(LTA)，蛋白质，多糖 粘附
2)与致病有关的酶
i)葡萄糖基转移酶(GTF)蔗糖—非水溶性葡聚糖 粘附
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.1918 :20:211 8:20Oc t-2019- Oct-20
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。18:20:2118 :20:211 8:20M onday , October 19, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 1920.1 0.1918:20:2118 :20:21 October 19, 2020
分解代谢 合成代谢
糖分解代谢途径
• 糖酵解途径，Embden-Meyerhof
pathway , EMP
• 磷酸戊糖途径，Hexose-
Monophosphate pathway , HMP
• ED途径 • PK途径
丙酮酸
Embden-Meyerhof pathway , EMP 糖酵解途径 glycolysis pathway
EMP为主 • 异(杂)发酵乳杆菌，如发酵乳杆菌PK为主 • 兼性异(杂)发酵乳杆菌，如干酪乳杆菌、胚芽乳杆
菌兼有EMP和PK途径 • 双歧杆菌没有完全的EMP途径，主要靠PK途径 • 少数革兰氏阴性菌只通过ED途径降解葡萄糖。
其它糖的代谢
蔗糖
蔗糖酶
葡萄糖 ＋ 果糖
果糖、乳糖、半乳糖 诱导酶 磷酸果糖激酶 EMP
磷酸三钙
Ca3(PO4)2
二水磷酸氢钙 CaHPO4˙2H2O
氟磷灰石
Ca10(PO4)6F2
牙结石的成分
羟磷灰石 58% Ca10(PO4)6OH2 白钙磷石 21% 磷酸八钙 21% Ca8(HPO4)2(PO4)4˙5H2O 二水磷酸氢钙 9% CaHPO4˙2H2O
菌斑内磷灰石的溶解性 与菌斑pH的关系
O 2 OH
细胞内外多糖在龋病 发病中的作用：
•参与并加速菌斑的形成 •生物屏障作用 •能量储存形式
氮源化合物的代谢作用
•为细菌生长提供必需的氨基酸 •提供能量（氨基酸的产量大于其需要量时） •产生的碱性产物对牙菌斑的pH有重要 的调节作用
牙菌斑内矿物质转换
The transformation of mineral component in dental plaque
烯醇酶 COO－丙酮酸激酶 COO－
CHOH
CHO-P
CO~P
C＝O
CH2O-P
CH2OH
Mg2+
CH2
ADP
ATP
CH2OH
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸
PEP
葡萄糖转变为丙酮酸四条途径的区别
代谢 途径
关键酶 产生 存在细 生理意义 丙酮酸 菌
EMP 磷酸果糖激酶 全部产生
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月19日 星期一6 时20分 21秒M onday , October 19, 2020
•
相信相信得力量。20.10.192020年10月 19日星 期一6 时20分2 1秒20. 10.19
谢谢大家！
糖的合成代谢
Carbohydrate anabolism of dental plaque
1.糖合成代谢的途径 该途径在细胞内进行，外源性糖丰富时，
将环境中的糖转化为胞内多糖(细胞内多糖 (intracellular polysaccharide, ICP，主要是糖 原)贮存在于细胞内。 2.细胞外途径：
GTF与FTF的特性：
1. 对蔗糖的高度特异性 2. 广泛的pH适应度 3. 为细菌固有酶
葡糖基转移酶(glucosyltransferase, GTF)
C12H22O11GTF (C6H10O5)n+ C6H12O6
蔗糖
葡聚糖
果糖
果糖基转移酶(fructosyltransferase, FTF)
糖发酵终末产物的特点
3. 同一种细菌在不同环境中，其代谢产物不同 如链球菌，在外源性糖丰富时，可经乳酸脱氢 酶作用生成大量乳酸。在外源性糖不足时，细 菌可通过丙酮酸甲酸裂解酶通路获取能量。放 线菌在CO2缺乏时，可形成乳酸，但在有CO2 时，可形成琥珀酸、甲酸、乙酸。
4．代谢的终末产物可被一些细菌进一步降解 ，使环境的酸度发生改变。例如，韦荣菌能利 用乳酸生成乙酸和丙酸，丙酸和乙酸，使pH 升高。
牙菌斑的生物化学
The chemistry of plaque
菌斑的形成过程
• 牙菌斑的化学组成
The chemical composition of dental plaque
• 牙菌斑内的主要物质代谢
The metabolism of dental plaque
• 牙菌斑内的矿物质转换
The transformation of mineral component in dental plaque
CH2O-P C=O 磷酸二羟丙酮 CH2OH
CH2OH CHOH 3-磷酸甘油醛
CH2O-P
CH2OH 3-磷酸甘油醛脱氢酶 COO~P 3-磷酸甘油酸激酶
CHOH
CHOH
CH2O-P NAD＋ 3-磷酸甘油醛
NADH＋H＋1,3C-二H2磷O酸-P甘油A酸DP
ATP
COO－
磷酸甘油 酸变位酶
COO－
菌斑内矿物质浓度高于唾液的原因：
菌斑为一离子屏障，可阻挡牙面 离子向外扩散 菌斑基质中的蛋白可与钙、磷、 氟等无机离子结合 菌斑中的细菌亦有结合某些离子 的能力
菌斑pH与龋病 pH and caries
菌斑中各种磷酸盐的存在形式
羟磷灰石
Ca10(PO4)6OH2
磷酸氢钙
CaHPO4
磷酸八钙 Ca8(HPO4)2(PO4)4˙5H2O
6 CH2OH
5
O
4
HO OH
3
1
OH
2
OH
葡萄糖 glucose
葡萄糖
6
G-6-P
F-6-P
CH2OH
H2C O P 磷酸葡萄 CH2OH
5O
葡萄糖激酶
O 糖异构酶
4 OH
HO 3
1 2 OH ATP
OH
OH ADP HO
OH
OH
C=O CHOH CHOH CHOH
CH2O-P
磷酸果糖激酶
ATP ADP
NADH＋H＋1,3C-二H2磷O酸-P甘油A酸DP
ATP
COO－
磷酸甘油 酸变位酶
COO－
烯醇酶
CHOH
CHO-P
COO－丙酮酸激酶 CO~P
COO－ C＝O
CH2O-P
CH2OH
Mg2+
Biblioteka Baidu
CH2
ADP
ATP
CH2OH
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
PEP
葡萄糖
6
G-6-P
C12H22O11FTF (C6H10O5)n+ C6H12O6
蔗糖
果聚糖
葡萄糖
葡聚糖结构
CH2 OH
5
…… 4 OH
HO 3
CH2 OH
5
…… 4 OH
HO 3
CH2
O
OH
5
1 2 OH
4 O
HO 3
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O
OH
5
1 2 OH
4 O
HO 3
O
1 O
2 OH
O
1 O
2 OH
CH2 5
4 HO
3
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1 ……
CH2O-P
C=O CHOH 果糖二磷酸醛缩酶
CHOH
CHOH
CH2O-P
1,6-二磷酸果糖
CH2O-P C=O 磷酸二羟丙酮 CH2OH
CH2OH CHOH 3-磷酸甘油醛
CH2O-P
CH2OH 3-磷酸甘油醛脱氢酶 COO~P 3-磷酸甘油酸激酶
CHOH
CHOH
CH2O-P NAD＋ 3-磷酸甘油醛
1. pH与唾液pH相似－磷酸钙 饱和且稳定
2. pH降低－磷酸钙溶解 3. pH升高－磷酸钙沉积
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.1920 .10.19 Monday , October 19, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 8:20:21 18:20:2 118:20 10/19/2 020 6:20:21 PM
ii)蔗糖—水溶性葡聚糖产酸的基质
(2)果糖基转移酶(FTF) 蔗糖—果聚糖 产酸的基质
(3)葡聚糖酶
葡聚糖—低聚糊精糖 产酸的基质
(4)果聚糖酶
果聚糖—低聚果糖 产酸的基质
(5)蔗糖酶
蔗糖—葡萄糖十果糖 产酸的基质
3)酸的产生
糖酵解产乳酸 脱矿
4)细胞内多糖形成
支链淀粉
产酸的基质
5)耐酸性
细菌在酸性环境内生存、增殖
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月19 日星期 一6时20 分21秒 18:20:2 119 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午6时20 分21秒 下午6 时20分1 8:20:21 20.10.1 9
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10. 1920.1 0.1918:2018:20 :2118:2 0:21Oc t-20
F-6-P
CH2OH
H2C O P 磷酸葡萄 CH2OH
5O
葡萄糖激酶
O 糖异构酶
4 OH
HO 3
1 2 OH ATP
OH
OH ADP HO
OH
OH
C=O CHOH CHOH CHOH
CH2O-P
磷酸果糖激酶
ATP ADP
CH2O-P
C=O CHOH 果糖二磷酸醛缩酶
CHOH
CHOH
CH2O-P
1,6-二磷酸果糖
丙酮酸
HMP 6-磷酸葡萄糖酸 无法直接
脱氢酶
产生
ED 2- 酮 -3- 脱 氧 -6- 可部分产
磷酸葡萄糖酸 生
醛缩酶
PK 磷酸乙酮醇酶 可部分产
生
广泛 广泛 广泛 少数
产生 ATP
提供生物合成 嘧啶、嘌呤等所 需前体 同 HMP
少数细菌利用 葡萄糖的途径
各种细菌的糖代谢途径
• 兼性厌氧菌，如链球菌EMP为主，辅以HMP途径 • 同(纯)发酵乳杆菌，如嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌
淀粉 唾液淀粉酶 糊精
麦芽糖 葡萄糖
糖发酵终末产物的特点
1.在菌斑表层，有氧存在，主要为有氧分解 ，丙酮酸进入三羧酸循环生成CO2和水，产 能。在菌斑深层，缺氧，无氧发酵。
2.细菌种类不同，终末产物也不同。在链球 菌、乳杆菌和双歧杆菌，丙酮酸可降解成乳 酸、乙酸、乙醇和甲酸。放线菌可将丙酮酸 降解为琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、乙醇和 二氧化碳。韦荣菌可使丙酮酸形成琥珀酸、 乙酸、丙酸。梭杆菌、梭状芽胞杆菌和优杆 菌可产生丁酸。
牙菌斑的化学组成
水： 有机成分:
70－80％（w/w)
蛋白质 40－50％(干重) 碳水化合物 13-18% (干重) 脂质10-14% (干重)
无机成分： Ca P K Na 少量 F Mg
牙菌斑的主要物质代谢
碳水化合物代谢
(carbohydrate metabolism) (糖代谢)
氮原化合物代谢
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月19 日下午6 时20分 20.10.1 920.10. 19
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月19 日星期 一下午6 时20分 21秒18 :20:212 0.10.19
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 下午6时 20分20 .10.191 8:20Oc tober 19, 2020