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维普资讯 专题综述 Z 口Z口zhi VoL19No．5 生物矿化作用 何基保 温树 ① 博士研究生 ，巾国科学院上海 硅酸盐研究 所第八研究室，上海 )00050 ② 教授 ，博士生导师 ．巾国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室 t上海 208050 关键词 生物矿物 矿化作用 品体化学 有机基 生物矿化作用是～种很普遍的自然现象，几乎每一种生物都有成矿本领．近 如 年来，人们对生物矿物多样性和 生物矿化过程的知识有了惊人的增长．生物控制矿化过程的基本 因素 是化学控制和有机基质的参与，生物矿物的晶 体化学和晶体学取向将 由矿化区化 学和有机基质表面的生物设计决定 生物成矿原理的研究和应 用将促进材料科 学、医学和生命科学的发展． 物矿物 ，表 1列出了这些矿物的分布 “．生物矿物的分布 ～ 、 刖 置 具 有三个显著 的特点 ：(1)近三分之二是钙矿 ；(z)几乎 近 3o年来，人们对生物矿化产物的多样性和生物 三分之二含水或羟基；(3)四分之一是胶体材料 矿化过程的了解有 了．惊人的增长．漫长 的地质时代 ，有 表 i 生物矿物的种类及其分布 机体形战的矿物太大改 璺|了生物 圈的物理、化学特性 ， 海洋化学方面也发生 了．根本 的变化 ．生物 化对沉积环 境作出r重大的贡献，碳酸钙构筑 了．广阔的大黯边缘。． 几乎每一种生物都能台成矿物 ，生物矿化作用是生 物界的一种普遍现象．在火成岩和变质岩 中，磁铁矿是 一 种普通 的矿物 ，是在高温高压下形成 的．然而t从细菌 到脊椎动物却都能在常温常压环境下合成磁铁矿和其 他 物 ．在每类生物 中，生物矿物 的结构、形态和分布 总能得到精确的重复，生物无机品体都被设计成和有机 大分子相关联 的有序排列．这就晴示在生物系统内部一 定存在高度严密的晶体成核、生长和空问组织的控制机 制．生物矿化作用研究最关键的问题是认识生物 物的 形成过程 ，蛋 白质 和多糖基 怎样控制无机 固态化 学反 应，进而将其结果应用于医学、材料科学及生命科学． 二、生物矿化产物的多样性及功能 许多类型的有机体沉积矿物 t大量的细胞和组织位 置形成矿物 ，具有多种功能 ．生物矿物是在通常的细胞 活动过程 中形成 ，i：精确地重复产生有组织 的结构 ，这些 细胞包括从细菌、海藻、原生物到骨的成骨细胞．矿物可 能存在于细胞 的封闭泡囊膜 内、细菌细胞壁的枯液 内或 毕育在细胞外空问的生物聚合物 内 ． 至今，人类 已经在生物 中发现 了3o多种不 的生 +无定形矿物 ·272 · — — ’ — 1 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 一 薯 魏I 维普资讯 自然 杂志 】9誊5期 专题综述 在 5类生物中，动物 合成 24种生物矿物；原球藻合 化 的沉积空间或作为溶液中离子的聚集和输运 中心 ． 成 i0种 ；无核原生物合成 lo种 ；植物合成 7种 ；真l荫合