ppt：生物矿化.ppt

1、生物矿化,报告人:卢美娇,指导教师:介冬梅,WhyIchoosethisbook?,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：与骨矿物代谢和血管钙化有关的生物矿化,病理性矿化：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,生物矿化（biomin-eralization）,二、生物矿化的种类,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

2、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,四、生物矿化的过程,以牙本质的矿化为例：,牙本质矿化的步骤：,五、生物矿化的调控,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

3、物矿化形核表面的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,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

4、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。,蛋白,基质,细胞,六、植物体内的生物矿化,植物体内的生物矿物,植物体内的草酸钙,草酸钙晶体是植物生长发育过程中形成的最常见的矿物,几乎在所有高等植物体内都有分布,并存在于不同的组织及器官中.,草酸钙晶体在植物界中分布广泛,主要存在于维管束植物中.草酸钙主要沉积部位分布在叶片、茎、种子、苞片、花药、根等器官中的晶异细胞中。,1、植物体内草酸钙的分布：,2、

5、植物体内草酸钙的形态：,a.b.c.棱晶d.晶簇e.h.成束针晶f.g.单个针状柱晶针晶,3、植物体内草酸钙晶体的形成,草酸钙晶体形成的影响因素：,植物体内硅的生物矿化,植物体内的硅通常被成为蛋白石或者植硅石，也就是植硅体（Phytolith),植硅体又称植物硅酸体，在一些植物细胞中或细胞间形成的微体水合二氧化硅质颗粒。,1、植硅体的基本特征,1、植硅体产量大，分布范围广。从高山到平原，从湖泊到海洋，从森林到草原，凡有植被的地方，即有植硅体的存在,2、植硅体理化性质稳定，具有耐腐蚀性。当植物死亡或凋谢之后，植硅体不会分解，而完整地长期保存于土层中。,3、植硅体具有极佳的耐高温特性。这种抗高温性

6、能可使植硅体理想地应用于经高温处理的依存分析之中。,1、植硅体的基本特征,4、植硅体形成于植物器官，随腐烂了的植物，沉积于原地土壤中。所以，多数植硅体记录具有原地沉积的特点，特别对考古遗址植物历史的记录，更为精细和稳定，优势十分显著。,5、植硅体形态的重复性、规律性和独特性。不同植物可以产生不同的植硅体形态组合和独特的个体形态。,2、植硅体的形状,按照王永吉的分类系统，主要类型有：方型、长方型、扇型、十字型、哑铃型、鞍型、帽型、尖型、棒型、三棱柱型、多面体型、薄板型、球型等。,1.2.3鞍型4.11.12帽型5.尖型型76.方.9扇型8.10棒型,A.B.C.D棒型E.F尖型G.H.I.帽型J

7、.板状K.蜂窝状L.薄片层状,芦苇植硅体图版,羊草植硅体图版,3、硅在植物体内的沉积位点,植物地上部外表皮是硅的主要沉积部位,特别是毛状体细胞壁和叶脉硅化细胞内,其他外表皮的长细胞、泡状细胞和气孔以及起输导作用和支持作用的厚壁细胞也有部分程度的硅化现象。高等植物体内无定形SOi2的沉积主要发生在细胞壁、细胞间隙或导管内,在根、花序苞片和叶片中也有硅的沉积。,草酸钙主要沉积部位分布在叶片、茎、种子、苞片、花药、根等器官中的晶异细胞中。植物体内草酸钙的晶体不是随机的沉积在植物体内，而是受控处于特定环境中的植物体内的某些细胞。高等植物体内的草酸钙晶体主要是在某些特化细胞即异细胞的液泡中形成的。,硅在植物体内的沉积是否也存在于某些异细胞中呢？,4、植物体内的生物硅化机制,有研究表明，植物体内硅的沉积是蒸腾作用的结果，是一个被动的