生物礦化及其形成機制

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1、年第難期生物學雜志總第期生物礦化及其形成機制口唐志華陜西省漢中師范學院化學系生物體利用一些無機材料以獲得機械強度。高水平的天冬氧酸和谷氨酸,而且這些氨基酸的,,。譬如骨骼和牙齒其主要成分是一種磷酸鈣礦撥酸根是的主要鍵合位置碳水化合物且由碳酸鈣組成的鈣化層。一種被稱為硅藻的海衍生物的梭酸根和硫酸根粘多糖以及磷脂的。。,生水藻利用硅作為其構架本文擬探討鈣和硅化磷酸根也會結合也易于脫水根合物被生物體作為骨骼等材料的原因以及生物據(jù)動力學和熱力學原理,由于低的電荷。,,。礦物的形成機制然而必須指出纖維素及其衍半徑比決定了陽離子的吸電子效應,生物

2、如生丁質等某些有機物質同樣被許多生物對比之下水溶液中硅的優(yōu)勢化學物種是硅、、、。,,體如細菌真菌及昆蟲用作包裝材料和外層覆蓋酸及其衍生物矛。物以保證其機械強度。、以及生物體如硅藻海綿及某些植物以、人類同樣利用無機礦物磚混凝土等來構這種形式吸收硅。它們在水中的溶解度在,造其住宅這是由其原材料的易利用度及其理化一,,時為當時溶解度顯著增。性質決定的其中包含兩個基本規(guī)則基本適宜加。硅酸傾向于凝固聚合成硅膠對照之下,規(guī)則某種化學元素本來就適應于某一特定功班在一,一于時不溶當時以一能和豐度規(guī)則生物體偏向于選擇自然界較豐離子形式存在,且溶解度增加

3、。、。,富易被利用的元素畢竟生物體利用材料的,,硅酸的酸性并不太強其約為與經(jīng)濟因子的基本原理同人類構造住宅沒有太大其它酸一樣,它能與醇結合成為醋、。差別或許價值效益包括審美價值除外。生物體利用鈣和硅作為建筑材料生物礦一一一一一,,,。,然而一。一鍵相對反應—活性高很容易被水化但不利于鋁事實上鋁對于生物體的非必。,需性對于豐度規(guī)則是一個相當顯著的例外。鋁在解所以當將這種化合物用于高效液體色譜,,,地球上的豐度很高但并未被生物圈生物體所利時用,一。一代替本質如式用。某些植物如、、鄴一一一一一一、、、、一石松類曼二、鈣作為結構材料藻、大葉藻

4、等可富集鋁達,這個事實也許是生物礦化是生物體內進行的一類重要無機?！杆鼈兒翢o目的地吸收鋁并對鋁具有耐受能力化學反應,也是鈣的代謝的重要組成部分。生物、一鈣和硅的基礎化學體從,環(huán)境中攝取鈣離子將其大部分轉化為難溶,在水溶液中鈣的存在形態(tài)為陽離鈣鹽,一方面降低細胞內鈣離子濃度并維持恒。,子由于其離子半徑相對較大一定,另一方面形成骨骼以支撐和保護身體。、,與相對大的陰離子獷獷和鈣可構成生物系統(tǒng)中的疏松材料。大多數(shù)細。形成難溶性化合物由于晶格能和水合能與離子胞膜含有糖蛋白,伴隨著其蛋白質部分在膜中嵌。、,半徑的相互關系當陰陽離子半徑相差很大

5、時入以,及低聚糖部分在膜中插入這些糖蛋白與細,、其鹽的溶解度也很大即半徑相近的陰陽離子胞一細胞識別與粘合有關。在許多情況下,細胞。組成的鹽傾向于溶解度降低與酸根離一細胞粘合需要。被認為是橋連,子尤其是磷酸根梭酸根硫酸根的含氧陰離子優(yōu)兩個帶負電荷的分子,尤其是那些含有梭酸根和。,先結合確實典型的結合蛋白質中含有磷酸根的分子,從而作為分子間的粘合劑而發(fā)揮年第期生物學雜志總第期功能。這種作用因更為顯著,因為它比在動脈壁組織尤其是組織深層中檢測到異連接的分子更易脫水。然而,必須指出,常濃度的硅,說明硅對于動脈壁的完整和穩(wěn)定是這并非細胞一細胞粘

6、合的唯一方式。植物細胞壁必需的。硅的缺乏可能引起組織深層完整性的破的組成之一是半纖維素,含有半乳糖醛酸如下壞,導致膽固醇的沉積。的聚合物,其梭基結合,被認為是粘合果膠質兩個分子,有助于毗鄰植物細胞的粘之、〕膠式沉積被人量生硅形的硅以。工細胞壁的主要成分是磷脂,其磷酸部分暴露于水介質中。毗鄰磷脂分子上的負電荷傾向于使。膜結構不穩(wěn)定該推斥作用可通過陽離子來補工一,,,、山少一夕︸︺一︸、工償大量實驗數(shù)據(jù)表明對膜結構有很強或的穩(wěn)定作用。卜如卜所述,與、、獷和形成難溶化合物。碳酸鈣通常被大量扮無脊椎動物用作甲殼、殼針、內外骨仁乏胳,在鳥及爬行

7、動物的蛋殼中也存在,、。。物體利用如硅藻細胞魚鱗以及動物骨針海,,、海綿一類海生無脊椎動物其柔軟身體內含有骨。,藻在其細胞表面形胳結構它們是由某尹結構的和組,“”成棱鱗這成的動物骨針或者是稱為海綿硬阮的有機纖維材料。骨針形狀各異、大小不等。一些種的淀積被。認為是白噩層的主要來源。草酸鈣發(fā)現(xiàn)于大多數(shù)海藻在其細胞表面沉積硅膠盾片。蔗類植物、苔鮮及某些水藻中,偶爾在昆蟲卵及最惹人注目的耐硅生物是放射蟲和硅藻硅幼蟲護膜中發(fā)現(xiàn)。磷酸鈣是脊椎動物的骨骼和牙藻及光合自養(yǎng)生物大多為海生生物且數(shù)量繁多,,質的主要成分。在某些原生動物、腔腸動物、節(jié)肢超過

8、種其細胞壁由包圍在有機層中。動物及腕足類動物中也能找到。的硅藻細胞組成這些殼體中硅的化學組成類似。,三、硅作為結構材料于硅膠浮游生物原生動物放射蟲,。,。直到最近硅才引起生物化學家的注意因將蛋白石狀硅用作外殼其形狀變化非