Estructura química de los tejidos mineralizados. Estructura química de los tejidos mineralizados. Tejidos Mineralizados

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1 Estructura química de los tejidos mineralizados Esmalte Tejidos Mineralizados Dentina Hueso Cátedra de Bioquímica General y Bucal, Facultad de Odontología de la Universidad de Buenos Aires Cemento Citación 16- Año 2011 Tejidos mineralizados Tejidos mineralizados depósito depósito Matriz orgánica Fase inorgánica mineral Matriz orgánica Fase inorgánica mineral Invertebrados Plantas vertebrados Mineralización = Calcificación Sílice Sulfato de Estroncio Carbonato de Calcio Etc. Fosfato de Calcio Estructura química de los Estructura química de los Proteínas de tejidos calcificados Composición química Proteínas de tejidos calcificados Composición química 1

2 Estructura reticular Sustancia amorfa Partículas carecen de estructuras definidas Ejemplo: vidrio Cristal Partículas se ordenan según formas geométricas definidas Ejemplo: sal de mesa (ClNa), HA Partículas constituyentes ocupan nudos en la red Se rompe según los planos de clivaje de hidroxiapatita Definimos Unidad repetitiva Hidroxiapatita La porción del cristal que posee el mínimo número de iones necesario para establecer todas las relaciones iónicas presentes en el cristal No existe en forma separada Forma paralelepípeda Se repite en los 3 ejes de espacio Base superior Aristas Cara lateral Plano sagital de simetría Ángulos α = 60 β = 120 Base inferior 2

3 Estructura de cristal OH - 3/4 2 OH - 1/4 TOTAL: 8 OH - 6 PO 4 TOTAL: 8 8/4 = 2 PO 4 3/4 1/4 Total: 10 8/2 = 4 2 = 2 6 PO 4 Total: 10 3

4 Ca 2+ 3/4 10 Ca 2+ 1/4 Ca 2+ Ca 2+ 3/4 1/4 Serie de cilindros de base hexagonal Semejanza con el panal de abejas EJE C Son los OH - Altura aprox. ¼ y ¾ 8/2= 4 2= 2 10 Ca 2+ 4/2= 2= 2 2 Ca 2+ Altura 1 y ½, 4/4 4

5 Estructura reticular Partículas constituyentes ocupan nudos en la red Se rompe según los planos de clivaje Estructura química de los Proteínas de tejidos calcificados Composición química Superficie del cristal con carga neta positiva Capa de Solvatación Capa de agua firmemente unida a la superficie de cristal Ca 2+ Capa de Solvatación agua Superficie grande de mosaico q (+) iones Neutralización PO 4 Gradual dilución de la q(+) Superficie q (+) 5

6 Capa de Solvatación Capa de solvatación medio Apatita estequiométrica III [Fosfato marcado] Interior de cristal II I (min) I II (hs) III (días) Hidroxiapatita sustituida Otros iones Superficie de cristal tiempo APATITA BIOLOGICA Ca 10-x Na x (PO 4 ) 6-y (CO 3 ) y (OH) 2-u F u Apatita Estequiométrica Valor teórico Ca 2+ : PO 4 Ca 2+ : PO 4 5 : 3 1,66 5 : 3 Intercambio Iónico Modificación del valor teórico 1,66 Cristales de HA +++ pequeños Superficie grande de mosaico de q(-) y q(+) Iones en superficie 1. Presencia de otros compuestos cristalinos Superficie de cristal Intercambio iónico Medio 2. Adsorción de exceso de Ca ++ y PO 4 3. Sustitución de iones 6

7 Modificación del valor teórico 1,66 Modificación del valor teórico 1,66 1. Presencia de otros compuestos cristalinos Fosfato Octocálcico Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6.5H 2 O 2. Adsorción de exceso de Ca ++ y PO 4 Como complejos sobre la superficie del cristal Ca 2+ : PO 4 = 1,33.. Esmalte Hueso Cemento Dentina apatita Modificación del valor teórico 1,66 Modificación del valor teórico 1,66 3. Sustitución de iones 3. Sustitución de iones Ca 2+ PO 4 OH - Mn ++ Zn Fe ++ Cu Cl - 0 F - CO 2-3 Citrato Mg ++ K + Condicionante Tamaño relativo de los sustituyentes Mg 2+ CO 3 H - Cl - Na + CO 3 2- F - Sr 2+ PO 4 H 2- CO 3 2- Carga iónica compensa Balance iónico = configuración estructural F - CO 3 2- F - cristalinidad de apatita tamaño cristalino Más soluble en ácidos cristalinidad de apatita tamaño cristalino Menos soluble en ácidos CO 3 2- Susceptibilidad a caries Hace al diente más resistente a la caries 7

8 Composición de Esmalte Esmalte Maduro Se restringe movimiento de iones Durante la mineralización Saliva sobresaturada PO 4 Ca 2+ iones Superficie del cristal Composición de suero Composición del LEC = Interior del cristal Disposición de iones en el esmalte Mg ++ HCO 3 - HCO 3 - Mg ++ F - Zn Pb F - Zn Pb Agua Espacio intercristalino ++Mineralizado Cambios post eruptivos Reactividad de la Hidroxiapatita Contribución al equilibrio ácido-base y electrolítico Proceso de desmineralización del esmalte Superficie del esqueleto mineral Reservorio de iones Cambios en cc de iones y ph en el suero y LEC + 8 H + 6 CaHPO H 2 O + 4 Ca 2+ (Hidroxiapatita) (Fosfato monoácido) Brushita CaHPO 4 + H + lento Ca 2+ + H 2 PO - 4 PTH Ca ++ PO 4 Normalizador de ph Si ph Calcitonina Hueso alveolar disolución 2 PO H + HPO H 2 PO 4-10CaHPO 4 + 8OH - + 4HPO H 2 O Proceso de remineralización del esmalte Estructura química de los Proteínas de tejidos calcificados Proteínas de los tejidos calcificados Colágeno 90% del total proteico El esmalte no posee colágeno Composición química 8

9 Proteínas no colagenosas hueso: dentina: esmalte Sialoproteína muy ramificada, osteocalcina, osteonectina Glicoproteínas poco acídicas, fosfoproteínas o fosfoforinas, glicoproteínas aniónicas y proteoglicanos de bajo peso molecular Amelogeninas (que se eliminan durante la mineralización) y enamelinas o esmaltelinas (que persisten en el esmalte maduro). Estructura química de los Proteínas de tejidos calcificados Composición química Composición química de los Esmalte Tejido +++ duro Traslúcido 95% apatita 1% enamelinas Recibe las fuerzas de masticación Resistencia Elasticidad Dentina Mayor volumen Tejido + duro 70%- 75% apatita y fosfato de calcio amorfo 20% colágeno Soporte Resistencia Composición Química de los Tejidos Mineralizados Esmalte Resistencia Elasticidad Cemento Tejido duro 50% de apatita y fosfato de calcio amorfo 30% colágeno Anclaje junto a fibras periodontales Dentina Soporte Resistencia Hueso Tejido duro 40% apatita y fosfato de calcio amorfo 30% colágeno Continuo remodelamiento Disipa fuerzas masticatorias Da soporte al diente Composición Química de los Tejidos Mineralizados Tejido Esmalte Comp. Inorgánica 95% HA Comp. Orgánica 1% enamelinas Agua 4% Tejidos dentarios mineralizados Dentina Cemento Hueso Cartílago Cálculos renales 70-75% HA y Fosfato de Calcio amorfo 40-50% HA y Fosfato de Calcio amorfo HA y Fosfato de Calcio amorfo Sales de calcio 20% colágeno 30% colágeno Colágeno, condroitín sulfato glicoproteínas 5-10% 8-30% Esmalte > Dentina > Cemento 9

10 Implicancias clínicas Ca 10-x Na x (PO 4 ) 6-y (CO 3 ) y (OH) 2-u F u ESMALTE 1) (Ca) 4.56 (Mg) 0.03 (Na) 0.11 (HPO 4 ) 0.10 (CO 3 ) 0.23 (PO 4 ) 2.66 (OH,F) 0.65 PI= 8.5 (±0.9) x DENTINA (cristales más pequeños que esmalte, 5% CO 3 2- ) Vencida la capa superficial de esmalte Avance de caries más rápido que en esmalte (Ca) 4.22 (Mg) 0.14 (Na) 0.12 (HPO 4 ) 0.13 (CO 3 ) 0.36 (PO 4 ) 2.49 (OH,F) ) ph crítico para la desmineralización: esmalte < cemento PI= 4.1 (±1.3) x Bibliografía Muchas Gracias Bioquímica bucal. Cátedra de Bioquímica Gral. y Bucal Bioquímica Dental básica y Aplicada. Elliot Williams JC. y col. Ed. El Manual Moderno Biochemistry and Oral Biology. Cole AS y Eastoe J. Ed Wright