本文關鍵詞：微生物誘導鈣鍶生物礦化及界面調控機制研究

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【摘要】：本研究主要采用微生物學和礦物學方面理論知識和實驗方法相結合的研究思路,將微生物和Ca~(2+)/Sr~(2+)摩爾比結合起來探究其在生物礦化過程中所起的作用。通過對這兩個因素的探討,不僅可以了解碳酸鹽生物礦物的形成機制,更有助于了解這兩個因素在碳酸鹽成礦過程中的相互作用機理和途徑。通過參照微生物等生物添加物與礦物之間相互作用的研究方法,利用X射線衍射光譜、傅里葉紅外光譜以及掃描電子顯微鏡等現(xiàn)代測試手段,從微生物與碳酸鈣鍶作用的礦化體系出發(fā),分析微生物對礦化過程中物相、晶型、晶體形貌以及生長取向的影響,重點考察微生物細胞表面基團的生物礦化界面作用及其在生物礦化中所起的調控作用。結果如下:(1)空白體系中當鈣離子濃度較高時,更易形成方解石晶體,當鍶離子濃度較高時,更易形成文石型晶體;培養(yǎng)條件下微生物在高濃度鍶離子的體系中仍能誘導形成方解石,其誘導能力依次為:膠質芽孢桿菌耐輻射奇球菌大腸桿菌酵母菌;枯草芽孢桿菌在高濃度鍶離子體系下無法誘導形成方解石,但是能改變文石的形貌。(2)培養(yǎng)條件下微生物與空白對照相比可以誘導鈣鍶離子進入碳酸鈣鍶晶格:在鈣離子濃度較高時,膠質芽孢桿菌、大腸桿菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌可以誘導更多的鈣離子進入碳酸鈣鍶晶格內替代鍶離子;在鈣鍶離子濃度一致時,只有膠質芽孢桿菌和酵母菌能誘導更多的鈣離子進入碳酸鈣鍶晶格,而大腸桿菌則會誘導更多的鍶離子進入碳酸鈣鍶晶格;當鍶離子濃度較高時,耐輻射奇球菌、大腸桿菌和酵母菌會誘導更多的鈣離子進入碳酸鈣鍶晶格,而耐輻射奇球菌和大腸桿菌同時也會誘導更多的鍶進入碳酸鈣鍶晶格。(3)微生物的凍干菌粉在鈣離子濃度較高時可以抑制文石的形成,形成全部的方解石;在鈣鍶離子比相同時,只有耐輻射奇球菌仍然能夠誘導形成純方解石相;當鈣鍶比為4時,耐輻射奇球菌凍干粉、枯草芽孢桿菌凍干粉、大腸桿菌凍干粉和酵母菌凍干粉能夠誘導更多的鍶離子加入方解石晶格;當鈣鍶比為1時,酵母菌凍干粉誘導更多的鍶離子進入文石晶格;鈣鍶比為1:4時,枯草芽孢桿菌凍干粉能夠誘導更多的鍶離子進入文石晶格。(4)在鈣離子濃度較高時,5種菌體在屏蔽基團后均可以誘導更多的鍶離子進入方解石晶體。除膠質芽孢桿菌在在Ca~(2+)/Sr~(2+)為1時對礦物形貌無明顯作用外,其它情況均對生物礦化晶體的形貌產生影響。在鍶離子濃度較高時,耐輻射奇球菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌屏蔽基團后可以誘導更多的鈣離子進入文石晶體。(5)屏蔽基團后:在Ca~(2+)/Sr~(2+)為4時,耐輻射奇球菌菌體細胞壁上的羧基、酯基,枯草芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、大腸桿菌以及酵母菌菌體細胞壁上的氨基、羧基和酯基,通過界面作用共同誘導方解石形成,抑制文石形成;Ca~(2+)/Sr~(2+)為1時,耐輻射奇球菌細胞表面的氨基、羧基和酯基以及枯草芽孢桿菌細胞壁表面的氨基和酯基,通過界面作用共同起著誘導方解石形成抑制文石形成的作用。以上結果表明:5種微生物誘導形成的碳酸鈣鍶生物礦物在晶體形貌或者晶型或者晶體尺寸等方面存在著差異,證明微生物對碳酸鈣鍶晶體的形成具有一定的調控作用。微生物的細胞壁富含氨基、羧基和酯基等表面活性基團,這些基團通過界面作用來調控生物礦物的形貌、晶型和大小,本研究結果可為探究微生物誘導碳酸鈣鍶生物礦化機制提供一定的參考。
【關鍵詞】：生物礦化 微生物 鈣離子 鍶離子 界面作用
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.32
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1. 緒論11-28
• 1.1 生物礦化與生物礦物11-14
• 1.1.1 生物礦化概念11-12
• 1.1.2 生物礦化分類12-13
• 1.1.3 生物礦物種類13-14
• 1.2 生物礦化的過程及調控機制14-19
• 1.2.1 超分子預組織 （開 始）14-15
• 1.2.2 界面分子的識別作用（ 主要過程）15-18
• 1.2.3 生長調制 （矢 量規(guī)范）18-19
• 1.2.4 細胞水平的調控與加工 （最 終步驟 ）19
• 1.3 碳酸鈣鍶的生物礦化19-25
• 1.3.1 碳酸鈣的生物礦化19-21
• 1.3.2 碳酸鍶的生物礦化21-22
• 1.3.3 微生物作用下碳酸鈣鍶的生物礦化22-25
• 1.4 生物礦化的研究進展25-26
• 1.4.1 生物礦化的國內外研究現(xiàn)狀25-26
• 1.4.2 生物礦化的發(fā)展趨勢26
• 1.5 論文選題意義及主要內容26-28
• 1.5.1 選題意義26-27
• 1.5.2 研究內容27-28
• 2. 培 養(yǎng)條件下微生物對碳酸鈣鍶生物礦化的作用28-57
• 2.1 材料與方法28-29
• 2.1.1 材料28
• 2.1.2 實驗方法28-29
• 2.2 結果與分析29-55
• 2.2.1 革蘭氏陽性菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究29-39
• 2.2.2 革蘭氏陰性菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究39-47
• 2.2.3 真菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究47-55
• 2.3 本章小結55-57
• 3. 微 生物凍干菌粉對碳酸鈣鍶生物礦化的作用57-82
• 3.1 材料與方法57-58
• 3.1.1 材料57
• 3.1.2 實驗方法57-58
• 3.2 結果與分析58-81
• 3.2.1 革蘭氏陽性菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究58-65
• 3.2.2 革蘭氏陰性菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究65-73
• 3.2.3 真菌對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究73-81
• 3.3 本章小結81-82
• 4. 微 生物屏蔽基團后對碳酸鈣鍶生物礦化的作用82-129
• 4.1 材料與方法82-84
• 4.1.1 材料82
• 4.1.2 實驗方法82-84
• 4.2 結果與分析84-127
• 4.2.1 耐輻射奇球菌屏蔽基團對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究84-93
• 4.2.2 枯草芽孢桿菌屏蔽基團對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究93-103
• 4.2.3 膠質芽孢桿菌屏蔽基團對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究103-111
• 4.2.4 大腸桿菌屏蔽基團對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究111-119
• 4.2.5 酵母菌屏蔽基團對碳酸鈣鍶生物礦化的作用研究119-127
• 4.3 本章小結127-129
• 5. 討論129-132
• 結論132-134
• 致謝134-135
• 參考文獻135-144
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及研究成果144

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本文編號：794402