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淡水球文石珍珠结构及其矿化机理研究

乔莉  
【摘要】: 球文石是碳酸钙晶体中最不稳定的一种形态,自然界中极少存在的生物球文石多为球状。十年前,在我国淡水养殖珍珠中发现了球文石的存在,国内外尚无针对性的系统研究。 球文石珍珠层主要在我国淡水养殖珍珠中发现,球文石的出现是导致珍珠失去光泽、降低质量的主要原因。本论文以淡水球文石珍珠为主要的研究模型和实验材料,与正常文石珍珠对比,研究球文石珍珠层的晶体学取向、分级结构、蛋白质的提取与表征,以及不同蛋白质调控碳酸钙体外模拟矿化等问题。 研究发现球文石珍珠中的球文石晶体具有较好的热力学稳定性,其与正常文石珍珠中文石具有类似的稳定性。通过微量元素、有机基质和结构色等方面的研究,发现有机基质含量偏高和层状结构不严密是导致球文石珍珠层失去光泽的主要原因。 球文石珍珠层具有典型的“砖墙”结构和晶体学择优取向,板片单元为8μm×2μm×0.4μm的条状结构。球文石珍珠板片的内部存在较多的孪晶堆垛层错。 通过体外模拟实验,以原始文石珍珠层为基底,生长出一层“类珍珠层”,该层经历了无定形、纳米文石到类六边形文石板片的生长过程,层内文石板片的尺寸和晶体学取向都与天然珍珠层的类似。 提取了正常文石珍珠和球文石珍珠中酸不可溶蛋白、酸可溶蛋白和水可溶蛋白;研究了不同蛋白质在体外模拟实验中对碳酸钙晶体的晶型和形貌的调控作用,发现两种珍珠的蛋白质在结构上有较大差异,球文石珍珠的酸可溶蛋白具有诱导球文石的功能。 本论文以淡水球文石珍珠为研究对象,以“性能——无机构造——蛋白质成分——体外模拟实验”为主线,较系统地研究了球文石珍珠层的晶体学特征和蛋白质功能,对于球文石生物矿化的研究是一个有力补充。


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