在老鼠的体内,研究表明存在一种名为MatrixGlaProtein(MGP的蛋白,这种蛋白富含Gla(Gla也叫羧基谷氨酸(-carboxyglutamicacid),是一种很特殊的氨基酸,它在结构上象谷氨酸Glu.但它有两个羧基基团)。当MGP从老鼠体内移除后,老鼠体内会马上发生异常的钙化。说明MGP具有抑制钙化的能力。COOHHOOCOHOLuo, G et al. Spontaneous calcification of arteries and cartilage in micelaking matrix GLAprotein.Nature Vol386, 78-81
在老鼠的体内,研究表明存在一种名为Matrix Gla Protein (MGP) 的蛋白,这种蛋白富含Gla (Gla 也叫羧基谷氨酸(g-carboxyglutamic acid), 是一种很特殊的氨基酸,它在结构上象谷氨酸Glu, 但它有两 个羧基基团)。当MGP从老鼠体内移除后, 老鼠体内会马上发生异常 的钙化。说明MGP具有抑制钙化的能力。 Luo, G et al. Spontaneous calcification of arteries and cartilage in mice laking matrix GLA protein. Nature Vol386, 78-81
蛋白既然可以抑制矿物的结晶,那么也可以促进矿物的结晶。事实上,动物体内的蛋白在生物矿化过程中扮演了极其精妙的作用。它控制了生物矿物在什么位置结晶、结晶的晶体结构、晶体的三维形状等等一系列的过程。也就是说,蛋白对生物矿物的生成起到了调控的作用。这种调控的作用过程非常复杂,达到了自前人工合成方法难以达到的高度。前人们对它的理解则正处于起步的阶段,大部分的原理尚未被揭示。在本课程中,我们将通过珍珠质的组织结构、形成机理的讨论分析,对生物矿化进行深入的探讨
蛋白既然可以抑制矿物的结晶,那么也可以促进矿物的结晶。事 实上,动物体内的蛋白在生物矿化过程中扮演了极其精妙的作用。它 控制了生物矿物在什么位置结晶、结晶的晶体结构、晶体的三维形状 等等一系列的过程。也就是说,蛋白对生物矿物的生成起到了调控的 作用。这种调控的作用过程非常复杂,达到了目前人工合成方法难以 达到的高度。目前人们对它的理解则正处于起步的阶段,大部分的原 理尚未被揭示。 在本课程中,我们将通过珍珠质的组织结构、形成机理的讨论分 析,对生物矿化进行深入的探讨
1.晶体结构的控制:晶态CaCO3存在三种晶型:三角晶系的方解石calcite,正交晶系的文石aragonite,以及六方晶系的球文石vaterite。其中方解石是稳定相,文石和球文石均为亚稳相,其中文以球文石最不稳定。在不含其他有机物质的Ca2+,CO32-过饱和溶液中(如:用CaC12和Na2CO3配置),结晶获得的CaCO3都是方解石;而在珍珠质矿化中形成的却是亚稳定的文石,这是受什么因素控制的呢?蛋白分子
1. 晶体结构的控制; 晶态CaCO3存在三种晶型:三角晶系的方解石calcite,正交晶系的文 石aragonite,以及六方晶系的球文石 vaterite。其中方解石是稳定相, 文石和球文石均为亚稳相,其中又以球文石最不稳定。在不含其他有 机物质的Ca2+, CO32-过饱和溶液中(如:用CaCl2和Na2CO3配置), 结晶获得的CaCO3都是方解石;而在珍珠质矿化中形成的却是亚稳定 的文石,这是受什么因素控制的呢? 蛋白分子
(1)不同晶型CaCO,的控制生长亚稳态文石晶体的制备:在过饱和的Ca2+,CO,2-溶液中加入一定量的多糖类的β-环糊精(β-cyclodextrin),在25C放置一周后结晶的产物是文石型CaCO3。在含β-环糊精的溶液中生长出文石。它们不是珍珠质中的片状,可见珍珠生长中,上皮细胞分泌的蛋白更复杂,不但能促进文石生长,还能抑制文石沿<001>方向生长。10 μm
(1) 不同晶型CaCO3的控制生长 亚稳态文石晶体的制备:在过饱和的Ca2+, CO3 2- 溶液中加 入一定量的多糖类的b-环糊精(b-cyclodextrin),在25oC放 置一周后结晶的产物是文石型CaCO3。 在含b-环糊精的溶液中生 长出文石。它们不是珍珠 质中的片状,可见珍珠生 长中,上皮细胞分泌的蛋 白更复杂,不但能促进文 石生长,还能抑制文石沿 <001>方向生长
(2)亚稳态球文石晶体的制备:在过饱和的Ca2+,CO,2-溶液中加入一定量的糖原(hepatin),胃蛋白酶(pepsin),或可溶性淀粉(solublestarch),在25C放置一周后结晶的产物是球文石型CaCO3在含可溶性淀粉的溶液中生长出球文石。10Wm
(2) 亚稳态球文石晶体的制备:在过饱和的Ca2+, CO3 2- 溶液中加入一定 量的糖原(hepatin), 胃蛋白酶(pepsin), 或可溶性淀粉(soluble starch) , 在25oC放置一周后结晶的产物是球文石型CaCO3。 在含可溶性淀粉的 溶液中生长出球文 石