ppt：生物矿化.ppt

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1、生物矿化报告人:卢美娇指导教师:介冬梅WhyIchoosethisbook?经典文献由国家自然科学基金重点项目“生物矿化过程及模拟”课题组成员撰写清华大学崔福斋全面介绍了生物矿化的过程、当前人们所了解的原理以及相关应用与研究方向相关植物体内的生物矿化植物体内的植硅体目录生物矿化的细胞调控第一章第二章第三章第四章生物矿化中的结晶原理有机质调控生物矿化生物中的矿物目录植物体内的生物矿化第五章第六章第七章第八章病理性矿化Ⅰ：与骨矿物代谢和血管钙化有关的生物矿化病理性矿化Ⅱ：结石与牙的病理矿化生物矿化与基因调控报告提纲一、生物矿物与生物矿化生物矿物（bimine

2、ral）概念：生物体系特定条件下生成的矿物特点：具有特殊的高级结构和组装方式具有特殊的理化性质和生物功能概念：指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程是生物形成矿物的作用，是生物在特定的部位，在一定的物理化学条件下，在生物有机物质的控制或影响下，将溶液中的离子转变为固相矿物的作用。特点：有特殊的反应介质（多糖、蛋白质等）基质对矿化的指导作用细胞、代谢的参与生物矿化（biomin-eralization）二、生物矿化的种类化学式俗名实例CaCO3方解石鸟蛋壳、珊瑚、海绵刺CaCO3文石软体动物外壳、贝壳、珍珠CaMg(CO3)2白云石棘皮动物的牙C

3、a5(PO4)3(OH)羟基磷灰石骨、牙SiO2(H2O)n无定形水合硅植物的纤维、藻类、海绵刺Fe3O4磁铁矿细菌中的磁性晶体Fe3S4细菌中的磁性晶体CaBR胆红素钙色素型胆结石CaC2O4草酸钙尿结石NH4MgPO4磷酸铵镁尿结石几种天然生物矿物的产物珊瑚海洋生物珊蝴虫的分泌物，构成珊蝴虫身体的支撑结构主要成分为方解石贝壳主要成分为碳酸钙通常以方解石和文石形式存在珍珠由文石晶体和有机质构成几种天然生物矿物的产物牙牙本质：胶原蛋白磷蛋白牙釉质：成釉蛋白釉蛋白骨由无机矿物与生物大分子规则排列所组成的复合材料结石人体或动物体内的导管腔中或腔性器官的腔中形

4、成的固体块状物主要由无机晶体和有机基质两部分组成三、生物矿化的形式矿化发生在不应形成矿化的部位，或者矿化过度或不足矿化在一定的部位进行，并按一定的组成、结构和程度完成正常矿化异常矿化三、生物矿化的形式受控过程（1）控制矿化-脱矿平衡（热力学矿化）Ca2++CO32-CaCO3（2）控制矿化速度（动力学）实例：骨、牙、贝壳、珍珠等失控过程（1）矿化不足或过度（2）矿化速度过快或过慢实例：口腔：龋齿、牙石胃肠道：胆结石、胰结石泌尿系统：尿结石及膀胱结石等四、生物矿化的过程生物体内大分子的预组织（确定无机物的成核位置）界面分子识别（控制晶体的成核、生长）（对晶

5、体的选择、晶型、取向、形貌有影响）生长调制（使晶体初步组装形成亚单元）细胞加工（亚单元矿物组装形成多级结构的生物矿物）以牙本质的矿化为例：在成牙质细胞层的顶端分泌胶原蛋白，成为牙本质得前身——矿化准备阶段合成磷蛋白并直接分泌在矿化前沿的胶原蛋白层上部分磷蛋白与胶原蛋白结合，部分降解磷酸钙的微晶或钙离子与磷蛋白结合在结合的钙离子或晶体上形成HAP结晶，而且按胶原纤维排成有序结构。牙本质矿化的步骤：五、生物矿化的调控生物矿化的调控基因细胞有机质1、生物矿化的有机质调控作为结构构架的疏水大分子用来分割细胞外的空间并且为机械支撑提供构架具有作为生物矿化形核表面的

6、酸性大分子与周围过饱和溶液中的离子发生相互作用来影响形核的活化势能垒有机基质1、生物矿化的有机质调控分割矿化空间起机械支撑的结构矿化作用形核的界面活化功能有机质对生物矿化的调控作用2、生物矿化的细胞调控首先，细胞的一个主要功能就是合成分泌各种蛋白质。在生物矿化系统中，起模版作用的框架蛋白和调控作用的功能蛋白都是由相应的细胞合成或分泌的。在不同发育时期，组织中存在的细胞类型可能不同，分泌的蛋白也不同。因此在特定的时间和空间，由特定细胞类型分泌特定的蛋白，对矿化起着特定的作用。其次，细胞活动对矿化组织分级结构的形成有着重要的影响。例如：在牙釉质分级结构的研究

7、中，基因、蛋白和细胞对于牙釉质从纳米尺度到宏观尺度上分级组装结构的形成起着重要的作用。细胞代谢在生物矿化中发挥着不可替代的作用3、生物矿化的基因调控生物矿化本质上是一个受基因精确表达与调控的过程，因而研究矿化基质蛋白的基因位点和基因表达控制的细节，研究基因调控下的生物矿化过程是搞清矿化控制机理的根本途径。在纳米尺度上，矿化组织的组装是由蛋白-蛋白相互作用和蛋白-晶体相互作用所限制的。而基因控制分泌特定的蛋白形成细胞外基质。在中等尺度上，组织的分级组装是由多种细胞活动控制的，而这些细胞活动也是通过基因表达控制的。基因蛋白基质细胞六、植物体内的生物矿化矿化物

8、常规分布出现的物种草酸钙（CaC2O4.nH2O)215个科，包括裸子植物和被子