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本研究为国家自然科学基金资助课题(No.29971009)。
首先对生物矿化作了概述,讲述了生物矿化的研究意义、分类、主要特征和机理;在生物矿化的研究进展中,介绍了生物矿化的研究历史及我国目前的研究现状,提出了目前研究存在的问题,叙述了本研究目的和研究内容。接着综述了蛋白质的结构和功能以及两者之间的关系,对红外光谱在研究蛋白质二级结构中的应用做了较为详细的介绍。
以钙离子、固体碳酸钙和蛋白质为研究对象,研究了钙离子及碳酸钙与蛋白质之间的超分子相互作用以及对蛋白质二级结构的影响,分析了蛋白质结构变化的原因。模拟动态下生物矿化过程,以两种蛋白质为基质,研究了碳酸钙结晶过程中对蛋白质二级结构的影响,从实验结果分析可知:碳酸钙晶体与蛋白质之间存在着复杂的弱相互作用,这种弱相互作用可能包括静电匹配、结构对应和立体化学互补(界面分子识别),它是导致蛋白质二级结构发生转化的主要原因,也就是说,碳酸钙晶体的成核与生长将导致蛋白质二级结构发生显著变化,目前关于这种矿物质在结晶过程中对有机基质结构的影响却鲜有报道。在研究中以生物体内普遍存在的生物大分子—蛋白质和构成生物矿化产物的主要矿物碳酸钙为研究对象,从分子水平上探讨了生物矿化的机理,在动态过程中研究了蛋白质与碳酸钙之间的超分子相互作用以及这种作用对蛋白质结构的影响。