Elektronenmikroskopie und Laserbeugungs-Untersuchungen zur Charakterisierung der organischen Matrix im Speichelstein und Hartgewebe

Summary

Electron micrographs of ultrathin sections of salivary concretions showed needle-like Ca-phosphate formations with globular nuclei. Similar formations were observed in dentine, bone, and other hard tissues. We determined in the ground substance (a) the lengths of the needles as values for the length of the chain-like matrix backbone, (b) the distances between the dotlike nuclei within the needles as distances between the “active sites” of the chain-like matrix which induce the phosphate nucleation, and (c) the side distances between the close-packed, parallel needles as values for the distances between the parallel matrix backbones. The investigation of (b) and (c) was carried out by morphological measurement as well as by laser diffraction method on electron micrographs. The long needles of (a) (the length of the matrix backbone) reached values of more than 1,000 Å. Measurement of the distances between the small globular nuclei within the needles (b) gave values of 40 to 85 Å, and of those on the side distances of 37–75 Å. The values for (b) and (c) derived by laser diffraction appeared in the range of 37–54 Å, which was the lower range of the morphological values of (b) and (c). The results were analysed to discuss whether the main chain of the matrix is the proteinor the polysaccharide chain in the protein-polysaccharide or the glycoprotein. Corresponding measurements were carried out in areas within the bacteria and in the bacterial membrane.

Zusammenfassung

Elektronenmikroskopische Ultradünnschnittbilder vom Speichelstein zeigten — wie solche vom Dentin, Knochen usw. — nadelbzw. kettenförmige Ca-Phosphatbildungen mit globulären Keimen. Wir bestimmten in der Grundsubstanz a) die Länge der Nadeln als Werte für die Länge der kettenartigen Matrix, b) die Abstände zwischen den punktförmigen Keimen innerhalb der Nadeln als Wiedergabe der Abstände zwischen den aktiven Baugruppeneinheiten, die auf der Matrix die Mineralkeimbildung einleiten, und c) die Seitenabstände zwischen dicht zusammenliegenden, parallelen Ketten als Wiedergabe der Seitenabstände zwischen den Hauptsträngen der Matrix (s. Abb. 2). Die Bestimmungen zu b) und c) wurden sowohl über morphologische Vermessungen wie Laserbeugung an den elektronenmikroskopischen Platten durchgeführt. Die unter a) bezeichneten langen Nadeln (damit die Kettenlänge der Matrixleitstruktur) erreichten Werte über 1000 Å. Die unter b) bezeichneten morphologischen Vermessungen zwischen den Keimen ergaben Werte zwischen 40 und 85 Å und die unter c) bezeichneten Seitenabstände Werte zwischen 37 und 75 Å; die Laserbeugung führte zu Werten zwischen 37 und 54 Å, die also bevorzugt im unteren Bereich der morphologischen Vermessungen zu b) und c) lagen. Anhand dieser Meßdaten wurden erste Überlegungen darüber angestellt, ob die Leitstruktur in der organischen Matrix die Eiweiß- oder Polysaccharidkette im Proteinpolysaccharid bzw. Glykoprotein ist. Entsprechende Untersuchungen wurden auch innerhalb der Bakterien und der Bakterienmembran durchgeführt.