生物矿化：从自然到应用

本书是生物矿化研究领域极为难得的专著，书中涉猎的内容非常广泛，全书共18章。以生命与晶体开始，从基因及酶的角度论述它们与矿物矿化、矿化组织生长与发育及生理性病变间的关系，并阐述新材料的仿生合成与控制方法。生物矿化是一个多学科交叉的研究领域，它涉及生物、化学、物理、材料、医药及工程等方面的知识。

目录
1 生命与晶体 1
1.1 前言 1
1.2 整体效应 1
1.3 生命系统内的矿物 9
1.4 小结 21
参考文献 23
2 碳酸钙矿化的基因及基因组调控 26
2.1 前言 26
2.2 一个基因——一个蛋白 26
2.3 多个基因——一种结构 34
2.4 小结 44
参考文献 45
3 酶在矿化中的作用 49
3.1 前言 49
3.2 酶途径：由离子到矿物 73
3.3 固体“演化”：复杂的调控网络 83
3.4 模拟自然：矿化酶设计 87
3.5 小结 90
参考文献 90
4 浮游生物及生物被膜水平的金属-细菌作用 98
4.1 前言 98
4.2 浮游性细菌 99
4.3 金属-微生物间的关系 104
4.4 微生物被膜群落 111
4.5 生物被膜的微环境及其对地球化学特性的影响 113
4.6 小结 120
参考文献 121
5 碳酸钙生物矿化及与生物基底的交互作用 125
5.1 前言 125
5.2 生物矿化的控制 129
5.3 有关矿化策略的*新进展 130
5.4 碳酸钙的限制性生长 134
5.5 晶体的自组装 136
5.6 碳酸钙体外矿化研究 137
5.7 人工基质上的碳酸钙成核与生长 143
5.8 总结与展望 147
参考文献 148
6 含硫酸基的生物矿物 152
6.1 含硫酸基生物矿物概况 152
6.2 石膏与熟石膏 152
6.3 天青石——硫酸锶 156
6.4 重晶石——硫酸钡 156
6.5 黄钾铁矾（硫酸铁钾水化物） 157
6.6 小结 157
参考文献 158
7 草酸盐矿物 160
7.1 前言 160
7.2 草酸盐的理化及结构特征 160
7.3 植物中的草酸钙 164
7.4 其他生命中的草酸钙 168
7.5 其他草酸盐矿物 170
7.6 病理性草酸盐 174
7.7 环境中的草酸盐 176
7.8 草酸盐降解体系 177
7.9 总结与展望 178
参考文献 179
8 硅藻中生物硅化的分子过程 186
8.1 前言 186
8.2 硅元素的转运 190
8.3 硅结构的形成 196
8.4 结构的生成调节 204
8.5 硅藻硅结构的控制 206
8.6 小结 209
参考文献 209
9 无脊椎动物颚中的重金属 214
9.1 前言 214
9.2 石鳖及帽贝中的铁矿物 215
9.3 海洋蠕虫颚片中的锌和铜 217
9.4 节肢动物中的锌和锰 222
9.5 重金属与颚的机械性能 227
9.6 小结 232
参考文献 234
10 铁蛋白及铁的生物矿化 238
10.1 前言 238
10.2 铁蛋白的纳米笼结构 238
10.3 铁蛋白中的铁嵌入：蛋白铁氧化酶位点 239
10.4 矿物前体的移位成核剂矿物化 242
10.5 铁蛋白去矿化及纳米笼的出入孔 243
10.6 总结与展望 245
参考文献 246
11 细菌中铁磁矿物的磁性及其分子生物学基础 249
11.1 磁细菌 249
11.2 磁小体链形成的分子生物学基础 255
11.3 磁小体的磁学性能 260
11.4 小结 268
参考文献 269
12 往事记录，生物矿物 273
12.1 前言 273
12.2 什么是生物矿物？ 274
12.3 生物特征性矿物 280
12.4 研究生命迹象的一些工具 288
12.5 小结 293
参考文献 293
13 生物矿化及去矿化动力学 298
13.1 前言 298
13.2 成核及晶体生长 298
13.3 溶解 316
13.4 总结及未来研究方向 325
参考文献 326
14 胶原基结缔组织的矿化机制 331
14.1 前言 331
14.2 脊椎动物生物矿化中的胶原调控作用 340
14.3 胶原性矿化组织的有机成分 342
14.4 脊椎动物的矿化是否有统一理论 353
参考文献 355
15 哺乳动物牙釉质的形成 366
15.1 前言 366
15.2 胞外空间的界定 367
15.3 离子及其转运 369
15.4 有机基质的成分 372
15.5 有机基质在牙釉质形成过程中的作用 379
15.6 基质的降解 383
15.7 小结 385
参考文献 386
16 骨骼及其他分层级生物矿化结构材料的机械设计 394
16.1 前言 394
16.2 生长自修复及结构分级 395
16.3 骨骼的分级结构 396
16.4 硅质海绵体骨架的分级结构 403
16.5 与机械性能有关的一些结构因素 404
16.6 小结 409
参考文献 409
17 矿化组织的仿生式生长 414
17.1 前言 414
17.2 骨骼的自然发育 415
17.3 结缔组织的祖细胞 418
17.4 可溶性诱导因子 422
17.5 骨的结构特征 425
17.6 矿化组织材料的仿生架构 426
17.7 小结 431
参考文献 431
18 新型可控仿生无机矿化材料 436
18.1 前言 436
18.2 结晶模式与修饰方式 437
18.3 聚物控制下的结晶 441
18.4 小结 454
18.5 当今趋势及未来展望 456
参考文献 457