Химический состав неорганического компонента эмали
Содержание кальция и фосфора в эмали составляет 33,6-39,4 и 16,1-18,0 весовых %, соответственно. В направлении от поверхности зуба к дентину их концентрация снижается. Обычно для кальция она снаружи составляет по массе 37,8 %, а внутри - 34,5 %, для фосфатов - 18 и 15 %, соответственно. При этом соотношение Са/Р сохраняется постоянным (2,1 и 2,3 - весовое и 1,62-1,78 - молярное соотношение). Такая же закономерность распределения концентрационного градиента в эмали относится к хлоридам (табл.4.1.2). А вот содержание карбонатов, натрия, магния и железа в эмали, наоборот, растет в направлении дентина. Интересно, что подобное распределение обнаружено и в непрорезавшихся зубах. Свинец присутствует в низких концентрациях и также накапливается на поверхности. Медь и стронций распределяются равномерно по всей эмали.
Существуют разные представления о молекулярной организации зрелой эмали. Согласно одному из них, предложенному российским биохимиком Петровичем, основой эмали является белковая матрица. Важное место в ее формировании отводится выделенному из эмали Са-связывающему белку (Са-СБ) с молекулярной массой 20000 Да. Трехмерная сеть эмали (рис.4.3.1) образуется путем объединения в пространстве молекул Са-СБ при помощи ионов кальция. Эта сеть становится зоной нуклеации для ориентированного роста кристаллов апатита (ГА). Сеть, образованная молекулами Са-СБ, фиксирована на волокнах амелогенинов.
Рис. 20.20. Зона нуклеации для роста кристаллов гидроксиаппатита в эмали
Кристаллы апатитов эмали отличаются от кристаллов других плотных тканей своими размерами (1600 Х 400 ангстрем по сравнению с 640 Х 40 ангстрем для костной ткани). В свою очередь, кристаллы объединяются в призмы. Межпризматические пространства заполнены органическими молекулами и водой. После удаления минеральных компонентов остается тонкая сеть органической матрицы.
По-видимому, образование эмали представляет единый процесс формирования органической матрицы, при участии амелогенинов, и минерализации. После прорезывания зубов эмаль покрыта тонким слоем клеток (10 мкм), который быстро (в первые же минуты) разрушается и сменяется органической кутикулой, образуемой органическими молекулами слюны и продуктами эпителия слизистой.
Компоненты дентина
Дентин - основная составная часть зуба. Он содержит до 70% минеральных веществ,17% органических веществ и 13% воды. Неорганические компоненты представлены кристаллами гидрокси- и фторапатитов, а также аморфным фосфатом кальция.
Таблица 19.11 Органические компоненты дентина и костей
| Компоненты | Дентин | Кость |
| Органические: | весовые % | |
| Коллаген | 17.5-18.5 | 21.2 |
| Остаточный белок | 0.2 | 0.24 |
| Лимонная кислота | 0.86-0.89 | 0.8-0.9 |
| Молочная кислота | 0.15 | |
| Липиды | 0.044-0.36 | 0.1 |
| Хондроитин сульфат | 0.2-0.6 | 0.19 |
| Сиалопротеин | 0.19-0.28 | |
| Кислый гликопротеин | 0.074-0.105 | |
| Пептиды | 0.13 | |
| Неорганические | ||
| Вода | 3-4 | |
| Зола | 71.5-72.4 | |
| Двуокись углерода | 3.0 | 4.0 |
Являясь разновидностью соединительной ткани, дентин содержит присущий этой ткани органический матрикс. Главными компонентами его являются коллаген и протеогликаны. Коллаген дентина, как и в костях, относится к первому типу. Следует отметить, что в предентине образуется избыток α1 цепей, что может быть причиной синтеза особого типа коллагена - [α 1 (I)]3. Однако его не обнаруживают после прорезывания зубов.
В отличие от эмали клетки дентина, одонтобласты, функционируют на протяжении всей жизни зуба. Они образуют тонкий слой, выстилающий полость зуба. Отростки клеток пронизывают дентин до сочленения его с эмалью, формируя дентиновые канальцы. Благодаря жизнедеятельности клеток формирование дентина может продолжаться и после прорезывания зубов. В результате образуется вторичный дентин, который заполняет полость зуба и доставляет неудобства при лечебных вмешательствах. Вторичный дентин менее минерализован и содержит больше коллагена. Дентиновые канальцы становятся проводниками зубного ликвора и выполняют, в этом смысле, трофическую функцию.
Важное место в механизмах образования вторичного дентина отводят неколлагеновым белкам дентина. Их строение недостаточно изучено, но установлено, что в ходе формирования вторичного дентина при кариесе их состав и количество меняются в первую очередь. К неколлагеновым белкам относят, в частности, протеогликаны. Преимущественным гликозаминогликаном в их составе является хондроитин-4-сульфат. В меньших количествах обнаружены хондроитин-6-сульфат, гиалуроновая кислота и др. Их соотношение варьируют в зависимости от возраста. Содержание протеогликанов выше в предентине, чем в дентине. Это связано с наличием в предентине ферментов, разрушающих протеогликаны.
Важное место среди неколлагеновых белков дентина занимают фосфопротеины. Эти белки богаты серином, аспарагиновой кислотой, эстерифицированным фосфатом, которые придают белкам кислые свойства. В свою очередь, кислые свойства придают таким белкам способность связываться с кальцием. Они появляются в предентине перед началом минерализации и располагаются на линии фронта минерализации.
В дентине, по сравнению с костной тканью, содержится значительно меньше белков, содержащих γ-карбоксиглутаминовую кислоту. Что касается других органических соединений, то их содержание довольно низкое. Так, количество липидов составляет 0,1 весовых %. Гистохимически показано присутствие фосфолипидов в зоне кристаллизации, хотя роль их в этом процессе мало известна.
Содержание магния в дентине в три раза превышает таковую в костях. Количество карбонатов в дентине выше, чем в эмали. Содержание фтора больше в области, граничащей с пульпой. С возрастом уровень фтора увеличивается.
Несмотря на то, что главным минеральным компонентом дентина является гидроксиапатит, суммарный химический состав его не совпадает с формулой гидроксиапатита. Так, отношение Са/Р для апатита составляет 1.667, а в дентине оно колеблется от 1,5 до 1,7. В дентине присутствуют небольшое количество воды и ионы, которых нет в гидроксиапатите. Ничего удивительного в таком несовпадении нет. Дело в том, что в дентине, помимо гидроксиапатита, присутствует так называемая аморфная (некристаллическая) фаза, включающая фосфат и (или) карбонат кальция. Кроме того, на поверхности кристаллов гидроксиапатита адсорбируются другие ионы. В самой кристаллической решетке возможны замещения и вакансии (табл. 4.3.2)
Таблица 19.12. Возможное распределение ионов в неорганической фазе плотных тканей.
| Аморфная фаза | Ca2+, PO43-, CO32-, HCO3-, Mg2+ , |
| Связываются с поверхностью | Ca2+, PO43-, HPO42-, CO32-, HCO3 -, Mg2+, K+, вода, цитрат |
| Замещения и вакансии | Ca2+ , Na+, Sr2+, вакантное место, PO43+, HPO42-, CO32-, HCO3- OH-, Cl, F, CO32-, вода |
Цемент
По химическому составу является разновидностью плотных форм соединительной ткани. 68-70% его массы составляют неорганические соединения, представленные разными формами апатитов. 17-20% приходится на долю органических молекул: коллагена, протеогликанов, липидов и т.д. Оставшиеся 10-15% занимает вода. Цемент прочно соединен с дентином, неравномерно покрывая его в области корня зуба. Снаружи цемент прочно связан с тканями связочного аппарата зуба.
Пульпа
Представляет разновидность рыхлой соединительной ткани. Она слегка уплотняется по направлению к корневой части зуба. Плотная часть пульпы более устойчива к токсинам и микроорганизмам. Пульпа выполняет важную трофическую функцию, а также принимает участие в защитной и репаративной функциях тканей зуба. В составе пульпы обнаружено около 5% неорганических веществ, 40% органических и около 60% воды.
Доцент кафедры биологической химии, Коваль А. Н. ___________
19.10.2006
Министерство здравоохранения Республики Беларусь
УО «Гомельский государственный медицинский университет»
Кафедра биологической химии
Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)
Протокол № _________________200__года
ЛЕКЦИЯ
по биологической химии
наименование дисциплины
для студентов _2__ курса лечебного факультета
Тема
Время 90 мин.
Учебные и воспитательные цели:
1.
2.
3. и т.д.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3. и т.д.
МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
1. Мультимедийная презентация
РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ
| № п/п | Перечень учебных вопросов | Количество выделяемого времени в минутах |
| 1. | ||
| 2. | ||
| 3. | ||
| и т.д. |
Всего 90 мин
Вопрос 1. Излагается содержание.
Вопрос 2. и т.д.
Доцент кафедры биологической химии, Коваль А. Н. ___________
19.10.2006
[1] Здесь приведено субъединичное строение эмбрионального фермента. У взрослого человека g-цепь замещена e-цепью. Структура субъединицы каждого типа кодируется отдельным геном.
[2] Креатин образуется в печени из аргинина, глицина и метионина. Оттуда с кровотоком он попадает в мышцы и мозг. Креатин фосфат образуется из АТФ и креатина (рис.17.13) в период мышечного расслабления. Эту реакцию катализирует фермент креатин фосфокиназа. Определение его активности широко используется в клинической практике для диагностики острых и хронических заболеваний мышц.
[3] Лектины - вещества, специфически взаимодействующие с углеводными компонентами в составе сложных и простых молекул. Кроме того, в части случаев, лектины сами являются гликопротеинами.
[4] Интегрины - это интегральные белки плазматических мембран, выполняющие роль рецепторов для белков межклеточного матрикса.
[5] Критический радиус кристалла. Если радиус ядра выше R крит, происходит дальнейший рост кристалла. Если кристалл меньше R крит., то он растворяется.