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Ein Zahn ist aus mehreren Substanzen zusammengesetzt. Das, was man im gesunden Gebiss sieht, ist der Zahnschmelz, der wie eine Krone auf dem Zahnbein, dem Dentin, sitzt. Das Dentin umschließt das Zahnmark, die Pulpa; sie besteht aus Nervenfasern, Blutgefäßen, Bindegewebe und freien Zellen.
Im Wurzelbereich wird das Dentin vom Zement bedeckt, der dritten Zahnhartsubstanz neben Schmelz und Dentin. Im Zement sind die Bindegewebsfasern des Zahnhalteapparates verankert; diese verbinden den Zahn mit dem Kieferknochen.
Der Zahnschmelz ist die härteste Substanz des menschlichen Körpers. Er besteht zu 95 Prozent aus kristallinem Material, sehr wenig Eiweiß und etwa 4 Prozent Wasser (zum Vergleich: Knochen besteht zu 25 Prozent aus Wasser, deshalb ist er weicher). Der kristalline Anteil wird gebildet durch das so genannte Hydroxylapatit, ein Kristall aus Kalzium und Phosphat mit einer OH - ( = Hydroxyl-) Gruppe. Die einzelnen Bestandteile lagern sich immer in der gleichen Anordnung zusammen. Kalzium- und Phosphat-Ionen bilden jeweils ein Dreieck, das um 120 Grad versetzt ist. Dazwischen befindet sich jeweils ein Hydroxyl-Ion.
Die einzelnen Kristalle lagern sich zu einem Prisma aneinander. Viele solcher Prismen bilden sich nebeneinander und ziehen sich als parallele Streifen vom Dentin bis zu Zahnoberfläche.
Schmelz ist für wasserlösliche Stoffe geringfügig durchlässig, zum Beispiel für die Bestandteile Kalzium und Phosphat, aber auch für Fluoride (wichtig für die Schutzwirkung in Zahnpasten usw.) und leider auch für Säuren (wichtig für die Kariesentstehung).
Das Zahnbein oder Dentin stellt die Hauptmasse des Zahns. Es wird im sichtbaren Teil des Zahnes vom Schmelz bedeckt, im Wurzelbereich vom Zement. Die Hartsubstanz des Dentins besteht wie beim Schmelz aus Hydroxylapatit; allerdings nur zu zwei Dritteln, der Rest ist Eiweiß und Wasser, deshalb ist Dentin weicher und anfälliger gegen Karies. Es ist durchzogen von kleinen Kanälen, in denen die Zellfortsätze der Odontoblasten liegen, also der Zellen, die das Dentin bilden. Die eigentlichen Zellkörper liegen an der Innenwand des Zahnmarks, der Pulpa.
Teilt sich in die Pulpenkammer und die Wurzelkanäle. Die Pulpa enthält außer den Nervenfasern auch noch Bindegewebe, Blutgefäße und freie Zellen, z.B. Zellen der Immunabwehr.
Der Zahnhalteapparat besteht aus dem Zahnzement, dem Faserapparat und dem Knochen, der die Zahnwurzel umgibt. Der Zement umgibt das Wurzeldentin und ist zusammengesetzt aus mineralisiertem Bindegewebe. Er ist das Bindeglied zwischen Zahn und umgebenden Kieferknochen, denn In den Zement strahlen die Faserbündel ein, die den Zahn im knöchernen Zahnfach verankern (pro Quadratzentimeter ca. 28000 Fasern).