我们对生物矿化的研究已经从比较简单的现象向比较复杂的现象方面转变了，其中我们发现生物的蛋白质含量在生物矿化中表现出比较重要的作用，也是大家关注的热点。研究其蛋白质的额含量对我们了解生物的矿化起到了一定的作用，使得了解变得更加的深入。对其中的蛋白质含量我们经常是用全自动定氮仪来测定的，这样就避免了很多人力的浪费，而且测量的准确度也是比较高的，减少了人为测定的误差。但是,关于蛋白质作用的研究仍然处在模拟阶段,许多结论还缺乏实验数据和理论支持,一方面是由于生物矿化现象的复杂性,另一方面还在于蛋白质结构的复杂多样性.因此,研究蛋白质作用的一般规律,就显得尤为必要.

在生物矿化过程中,蛋白质等有机大分子,通过自组装和自组织等方式形成超分子结构,生物体系再以超分子结构为模板对生物矿物的形成起重要的调控作用,其中蛋白质超分子模板通过蛋白质构象的变化来适应生物体的需要,如从蛋白质的A-螺旋构象到蛋白质的B-折叠构象,从蛋白质的无规卷曲构象到蛋白质的A-螺旋构象和B-折叠构象等。在生物膜中蛋白质以镶嵌蛋白和外层膜蛋白等形式存在,而在生命体中进行的矿化过程则多发生在膜的界面处,因而用蛋白质作为生物膜的简单模型和生物体的半流动性模型就具有一定的相似性.

作为生物蛋白,膜蛋白质参与了生物矿化的过程;另外一类蛋白质就是处在血浆和体液中的可溶蛋白,该类蛋白质可以通过自身结构的变化从而在生物矿化过程中扮演着极为重要的角色,其作用形式也比较复杂.上面两类参与生物矿化过程的蛋白合称为模板蛋白或基质蛋白,简称为蛋白质模板,而在该模板作用下的矿化过程则通常称为蛋白质模板调制的矿化过程。

生物矿化是一个复杂的过程,蛋白质作为该过程的重要参与者引起了人们的极大关注.目前研究蛋白质和生物矿物之间相互作用的方法有以下两种:一是以从生物矿物中提取的蛋白质为基质模板来研究蛋
白质对无机矿物结晶的影响,我们称之为模板法;二是以该类蛋白质作为一种无机溶液添加剂,加入到某溶液中来研究蛋白质参与下对无机物结晶的影响,我们称之为混溶法.其中模板法有利于对生物矿化机制的研究,但是表征手段相对困难;而混溶法有利于仿生矿化合成的研究,表征手段也相对多样,但不利于开展对生物矿化机制的模拟研究.

在生物矿化中,蛋白质通过分子识别来影响生物矿物的成核和生长.通常认为蛋白质在调控晶体生长时,通过一级结构中的氨基酸以及氢键和晶体发生静电相互作用,导致二级结构的改变,然后通过重组来
满足几何匹配和空间立体化学互补.而且蛋白质在结合不同的晶体时会采取不同的二级结构,也说明了蛋白质的二级结构在生物矿化过程中起着重要的作用.蛋白质模板和晶体之间的作用机制,也可以用抗原与抗体之间的相互作用机制来解释,即蛋白质作为抗体,晶体作为抗原,蛋白质对晶体的生长有识别作用,可以识别晶体生长面并为晶体的生长提供位点.

蛋白质的两种作用

目前为止,有关蛋白质作用的研究主要集中在以下两点:在生物矿物成核过程中的作用和在生物矿物生长过程中的作用.蛋白质在生物矿物的成核和生长过程中扮演着不同的角色,一方面蛋白质吸附在晶核
表面对晶体的成核起抑制作用,进而影响晶体的临界成核尺寸,同时由于吸附晶体不同方向的生长速度受到抑制,从而调控晶体的形貌,此时蛋白质就具有晶体成核和生长抑制剂的作用;另一方面,当蛋白质吸附在基质或基底的表面时,导致晶体成核能降低,使成核变得更加容易,此时蛋白质就可以作为晶体成核的位点.一般认为,蛋白质的作用与蛋白质的浓度、蛋白质的构像、蛋白质的纯度、蛋白质的来源、蛋白质的组合系统、蛋白质存在的环境和蛋白质表面所带的电荷有关.中国粮油仪器网   http://www.grainyq.com/