口腔生物學(xué)：牙菌斑生物化學(xué)

1、牙菌斑生物化學(xué)牙菌斑生物化學(xué)一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)主要物質(zhì)代謝 糖代謝 氮代謝 礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 牙菌斑生物化學(xué)一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)主要物質(zhì)代謝 糖代謝 糖酵解 氮代謝 礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 一、菌斑的化學(xué)成分 水 80% 細(xì)胞內(nèi)水 50% 細(xì)胞外水 30% 菌斑 蛋白質(zhì) 40-50% 固體 20% 有機(jī)物 糖 13-17% 脂類 10-14% 無(wú)機(jī)物 10% 水 細(xì)胞外水 -菌斑液 可溶性有機(jī)物(葡萄糖、氨基酸、有機(jī)酸、氨) 無(wú)機(jī)離子(Ca, P, Mg, F, Na, K, Cu, Fe) 菌斑液反映菌斑致病性 菌斑的液體環(huán)境 牙

2、齒礦物的液體外環(huán)境 菌斑和牙齒之間物質(zhì)交換相互作用的場(chǎng)所 宿主：唾液、齦溝液 唾液糖蛋白、白蛋白 免疫球蛋白：IgGSIgAIgM、補(bǔ)體C3、乳鐵蛋白等 酶：淀粉酶、過氧化物酶、溶菌酶等細(xì)菌：細(xì)菌及其酶 蔗糖酶、透明質(zhì)酸酶、膠原酶、蛋白水解酶、 溶纖維素酶、 葡糖基轉(zhuǎn)移酶(GTF)、果糖基轉(zhuǎn)移酶(FTF)、 己糖激酶等 蛋白質(zhì)碳水化合物低分子可溶性糖： 葡萄糖(50%)、果糖、麥芽糖、半乳糖、 鼠李糖、甘露醇和葡糖胺等 細(xì)菌合成的多糖 ： 細(xì)胞外多糖：葡聚糖、果聚糖、雜聚糖 細(xì)胞內(nèi)多糖：糖原 糖脂、中性脂和磷脂 菌斑形成的不同階段，脂質(zhì)含量不同 利于細(xì)菌對(duì)牙面的粘附， 對(duì)菌斑礦化也有一定作用

3、脂類來(lái)源和組成：唾液、飲食和牙齒 Ca、P、 F K、Na 、Al、Se、Zn、Mg、Cu、 Fe、 Pb等存在形式：結(jié)合形式 羥磷灰石、氟磷灰石、磷酸鈣鹽、氟化鈣 與細(xì)菌結(jié)合影響因素： 菌斑部位、菌齡、飲食等無(wú)機(jī)成分存在于菌斑液氨基酸：胞外氨基酸是胞內(nèi)的4倍 谷氨酸、天(門)冬氨酸、纈氨酸、丙氨酸、 甘氨酸、 脯氨酸和亮氨酸 有機(jī)酸： 靜止菌斑：乙酸、丙酸和甲酸 攝糖菌斑：乳酸氨基酸 和有機(jī)酸學(xué)習(xí)內(nèi)容一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)物質(zhì)代謝 （一）糖代謝 （二）氮代謝 （三）礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 糖代謝糖的分解代謝： 無(wú)氧酵解 糖的合成代謝： 細(xì)胞內(nèi)糖原合成 細(xì)胞外多糖的合成：

4、葡聚糖糖的分解代謝碳水化合物 丙酮酸 （深層）無(wú)氧酵解 有氧分解（表面） 酸+能量 CO2+H2O+能量 齲 糖的胞外轉(zhuǎn)化 蔗糖酶蔗糖 葡萄糖、果糖 淀粉酶淀粉 糊精、麥芽糖 葡萄糖 糖化酶寡聚糖(糖蛋白和粘蛋白) 果糖、半乳糖 糖的轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖/果糖6-磷酸葡萄糖/果糖PTS細(xì)胞膜透性酶轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)糖糖透性酶細(xì)胞膜Na+K+ 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 丙酮酸糖酵解過程葡萄糖6-P-葡萄糖3-P-甘油醛丙酮酸細(xì)胞膜 4條途徑：EMP途徑（Embeden-Meyerhof pathway） 己糖二磷酸途徑HMP途徑 (Hexose-Monophosphate pathway） 磷酸戊糖途徑

5、/己糖單磷酸途徑ED 途徑（Entner-Doudoroff pathway） 恩特納-道德洛夫途徑 2-酮-3-脫氧-6磷酸葡萄糖裂解途徑 PK途徑（Phosphoketolase pathway） 磷酸酮醇酶途徑EMP途徑葡萄糖6-P-葡萄糖6-P-果糖1,6-2P-果糖3-P-甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）丙酮酸異構(gòu)酶磷酸果糖激酶磷酸化異構(gòu)磷酸化磷酸果糖醛縮酶NADH還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氟可抑制烯醇化酶活性EMP途徑的特點(diǎn)： 關(guān)鍵酶：磷酸果糖激酶 提供2個(gè)ATP分子 提供NADH核苷酸用于生物合成和氫供體 氟離子抑制烯醇化酶活性，影響糖的分解 PK EMP HMP ED 葡萄糖

6、葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 6-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖 5-P-核酮糖 1,6-2P-果糖 2-酮-3-脫氧- 6-P-葡萄糖酸 6-P-葡萄糖酸 6-P-果糖 6-P-葡萄糖酸 6-P-葡萄糖酸 5-P-木酮糖 3-P-甘油醛磷酸酮醇酶 丙酮酸磷酸果糖激酶6-P-葡萄糖脫氫酶2-酮-3-脫氧- 6-P-葡萄糖酸醛縮酶三條途徑的聯(lián)系異構(gòu)磷酸化脫氫水解三條途徑之間的聯(lián)系: 反應(yīng)始于:6-磷酸葡萄糖 反應(yīng)止于:丙酮酸 有關(guān)聯(lián)性中間產(chǎn)物： 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 3-磷酸甘油醛4條途徑的關(guān)鍵酶：EMP途徑： 磷酸果糖激酶，1，6二磷酸果糖醛縮酶HMP途徑： 6-

7、磷酸葡萄糖酸脫氫酶ED途徑： 2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸醛縮酶PK途徑： 磷酸酮醇酶不同途徑的作用:EMP途徑：可提供較多ATPHMP途徑：提供合成嘌呤、嘧啶和芳香族氨 基酸所需的前體ED途徑： 缺乏完整EMP途徑的微生物所具 有的一種替代途徑PK途徑：少數(shù)細(xì)胞的代謝方式，獲得能量不同細(xì)菌的代謝途徑： 鏈球菌：EMP為主，輔以HMP 唾液乳桿菌：EMP為主 發(fā)酵乳桿菌：PK為主 干酪乳桿菌：兼有EMP和PK途徑 少數(shù)G-菌：只有ED途徑 葡萄糖 丙酮酸 有機(jī)酸糖酵解過程丙酮酸 有機(jī)酸乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙醇細(xì)菌種類環(huán)境O2CO2糖濃度 鏈球菌、乳桿菌、雙歧桿菌： 糖源豐富時(shí)乳

8、酸； 糖源不足時(shí)乙醇、甲酸、乙酸 放線菌： 有CO2時(shí)琥珀酸、甲酸、乙酸 缺CO2時(shí)乳酸 有氧時(shí)乙酸、 CO2 鏈球菌： 糖供應(yīng)充分： 缺糖、厭氧：丙酮酸乳酸乳酸脫氫酶丙酮酸甲酸裂解酶乙醇甲酸乙酸丙酮酸1,6-磷酸果糖激活乳酸脫氫酶誘導(dǎo)產(chǎn)生丙酮酸甲酸裂解酶高糖低糖厭氧變形鏈球菌丙酮酸的主要代謝途徑饑餓菌斑： 有機(jī)酸：丙酸、丁酸、甲酸 菌斑pH中性糖接觸后： 有機(jī)酸：乳酸 菌斑pH迅速下降糖分解代謝產(chǎn)酸代謝 碳水化合物(淀粉、蔗糖等)葡萄糖6-磷酸葡萄糖 丙酮酸 無(wú)氧酵解 有氧氧化 CO2+H2O3種主要途徑EMP 糖酵解HMP 磷酸戊糖EDP 恩特納-道德洛夫乳酸、乙酸、丙酸和甲酸糖代謝糖的分

9、解代謝： 無(wú)氧酵解 糖的合成代謝： 細(xì)胞內(nèi)糖原合成 細(xì)胞外多糖的合成：葡聚糖 葡糖基轉(zhuǎn)移酶GTF 蔗糖 葡聚糖 果糖基轉(zhuǎn)移酶FTF 蔗糖 果聚糖胞外多糖合成水溶性葡聚糖水不溶性葡聚糖GTF和FTF的特性: 只以蔗糖為底物； 活性范圍pH5.2-7.0，pH5.5最佳 細(xì)菌固有酶水不溶性葡聚糖的特性和作用： 分子量大，有分支結(jié)構(gòu) 不溶于水，粘性大 促進(jìn)細(xì)菌的黏附和集聚 參與菌斑基質(zhì)的組成 生物屏障 胞外貯能形式學(xué)習(xí)內(nèi)容一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)物質(zhì)代謝 （一）糖代謝 （二）氮代謝 （三）礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 氮代謝產(chǎn)堿代謝 尿素的分解 蛋白質(zhì)的分解 氨基酸的分解 尿素的分解：

10、 尿素酶 （唾鏈、粘放） (NH2)2CO + H2O 2NH3 + CO2 氨用于合成氨基酸 氨中和菌斑中的酸 菌斑尿素酶水平與齲的關(guān)系 蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì) 肽 氨基酸供細(xì)菌利用膠原分解，牙周破壞蛋白水解酶 肽酶氨基酸的分解 來(lái)源： 唾液、齦溝液、菌斑基質(zhì)蛋白的水解 細(xì)菌合成 細(xì)菌：革蘭氏陰性厭氧菌（氨基酸脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶、 脫羧酶） 作用： 提供能量 產(chǎn)物進(jìn)入糖的合成和分解途徑 影響菌斑pH值 精氨酸 瓜氨酸 + NH3 (arginine) + Pi 氨甲酰磷酸 + 鳥氨酸 + + ADP H+ ATP+CO2+NH3 腐胺+CO2 在細(xì)菌中廣泛存在無(wú)氧條件下細(xì)菌的能量來(lái)源；升高pH精氨酸

11、脫氨酶精氨酸脫氨酶通路轉(zhuǎn)移酶氮代謝產(chǎn)堿代謝的意義：為細(xì)菌生長(zhǎng)提供必需的氨基酸 為細(xì)菌提供能量 調(diào)節(jié)菌斑pH學(xué)習(xí)內(nèi)容一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)物質(zhì)代謝 （一）糖代謝 （二）氮代謝 （三）礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 菌斑中的礦物質(zhì) Ca 2+ PO4 3+ F- 游離離子 Ca 2+ PO4 3+ F- -細(xì)菌結(jié)合 Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 Ca10 (PO4) 6F2 CaH PO4 Ca8 (PO4) 4 (H PO4 )2 . 5 H2O Ca3(PO4) 2 CaF2菌斑中的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換唾液 菌斑 牙齒 OH- Ca2 + Ca2 + Ca10(PO4)6(OH)

12、2 PO43- PO43- Ca10(PO4)6F2 F- F- CaP CaPF擴(kuò)散pH降低pH升高擴(kuò)散pH降低pH升高菌斑-唾液間礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換： 濃度梯度-離子擴(kuò)散菌斑牙面間礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換： 菌斑液不飽和-脫礦 菌斑液過飽和-再礦化菌斑內(nèi)礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換 pH降低，結(jié)合形式轉(zhuǎn)為離子形式 pH升高，離子結(jié)合沉積形成礦物鹽-牙石學(xué)習(xí)內(nèi)容一、菌斑的化學(xué)成分 二、菌斑內(nèi)物質(zhì)代謝 （一）糖代謝 （二）氮代謝 （三）礦物質(zhì)轉(zhuǎn)換三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理 三、菌斑引發(fā)口腔疾病的機(jī)理菌斑齲病牙周病最常見的口腔疾病：齲病和牙周病無(wú)害菌致病菌細(xì)菌過量代謝產(chǎn)物牙體和牙周組織突破宿主防御屏障菌斑與齲病菌斑代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸 糖 酸 牙齒 齲 細(xì)胞內(nèi)外多糖的合成 促進(jìn)細(xì)菌在牙面的粘附和聚集 生物屏障作用，限制酸的擴(kuò)散 貯能形式 脫礦再礦化致齲菌菌斑與牙周病牙周病的始動(dòng)因子：牙菌斑牙周病的發(fā)生和發(fā)展： 細(xì)菌代謝產(chǎn)物 宿主免疫反應(yīng)菌斑代謝產(chǎn)物的直接破壞 內(nèi)毒素： 細(xì)胞壁的脂多糖 對(duì)牙齦成纖維細(xì)胞有細(xì)胞毒作用， 促進(jìn)骨吸收 外毒素：溶血素、殺白細(xì)胞素等 酶： 透明質(zhì)酸酶、糖苷酶、膠原酶、 溶纖維素酶 破壞牙周組織上皮和纖維，