有机-无机相互作用

生物对热力学驱动的矿化过程的控制是由特定的有机大分子与无机矿物相之间的相互作用所介导的。随着越来越多的生物矿化机制被阐明,有机和无机相之间的相互作用通过动力学中间体驱动矿化过程,并将反应漏斗到一个规定的产品。

通过在复杂的生物环境中观察它们,很少能对特定的相互作用进行研究。因此精心构造在体外应设计实验,以探索问题分子之间的功能相互作用。我们利用从生物矿物中分离出来的有机大分子,研究它们与无机相的相互作用,目的是对生物矿化途径的机械理解。

Re-mineralization在体外球石基板

实验室正在进行的一些项目:

1.多糖特异性在两步结晶过程中的作用

Pleurochrysis carterae颗石藻含有两种与颗石相关联的有机物质:可溶性酸性多糖和一种被称为“基板”的不可溶有机尺度。在钙存在的情况下,这两种有机相相互作用,导致基板边缘周围出现稠密的边缘。我们已经能够复制这种行为使用合成聚合物模拟生物多糖。

该图像显示了将可溶和不可溶的有机物质浸入氯化钙溶液的结果。

从颗石藻中提取的基板Pleurochrysis carterae首先浸入到一个解决方案中:一个。只有氯化钙或B。氯化钙和合成多糖。

然后将碳酸盐滴定到溶液中,以确定聚合物对底板边缘周围碳酸钙形成的影响。

在生物多糖和氯化钙存在下,基板在水合状态下矿化的低温透射电镜图像。

2.Organo-induced硅化

与其他浮游植物不同的是,硅藻在使用单一硅酸(Si(OH))方面是独一无二的4)来构建它们的生物硅细胞壁(frustules),这在碳(C)和硅(Si)循环中起着重要的作用。详细的体外硅化研究表明,生物硅相关的有机物具有显著的诱导生物硅化的能力。因此,阐明化学性质与Si(OH)之间的关系4减摇或SiO2生物硅伴生有机质的形成活动对了解硅藻生物硅化的分子机制具有重要意义。

(一)硅酸局部浓度测定表明,PAA和ASC能富集硅酸。(B)紫外-可见分光光度法研究了二氧化硅成核动力学,发现聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙烯醇(PVA)能降低界面能。形态的(C)单功能基团(SFG)诱导的SiO2(D)混合官能团(MFG)诱导SiO2