●目錄
1 生命與晶體 1
1.1 前言 1
1.2 整體效應 1
1.3 生命繫統內的礦物 9
1.4 小結 21
參考文獻 23
2 碳酸鈣礦化的基因及基因組調控 26
2.1 前言 26
2.2 一個基因——一個蛋白 26
2.3 多個基因——一種結構 34
2.4 小結 44
參考文獻 45
3 酶在礦化中的作用 49
3.1 前言 49
3.2 酶途徑：由離子到礦物 73
3.3 固體“演化”：復雜的調控網絡 83
3.4 模擬自然：礦化酶設計 87
3.5 小結 90
參考文獻 90
4 浮遊生物及生物被膜水平的金屬-細菌作用 98
4.1 前言 98
4.2 浮遊性細菌 99
4.3 金屬-微生物間的關繫 104
4.4 微生物被膜群落 111
4.5 生物被膜的微環境及其對地球化學特性的影響 113
4.6 小結 120
參考文獻 121
5 碳酸鈣生物礦化及與生物基底的交互作用 125
5.1 前言 125
5.2 生物礦化的控制 129
5.3 有關礦化策略的近期新進展 130
5.4 碳酸鈣的性生長 134
5.5 晶體的自組裝 136
5.6 碳酸鈣體外礦化研究 137
5.7 人工基質上的碳酸鈣成核與生長 143
5.8 總結與展望 147
參考文獻 148
6 含硫酸基的生物礦物 152
6.1 含硫酸基生物礦物概況 152
6.2 石膏與熟石膏 152
6.3 天青石——硫酸鍶 156
6.4 重晶石——硫酸鋇 156
6.5 黃鉀鐵礬（硫酸鐵鉀水化物） 157
6.6 小結 157
參考文獻 158
7 草酸鹽礦物 160
7.1 前言 160
7.2 草酸鹽的理化及結構特征 160
7.3 植物中的草酸鈣 164
7.4 其他生命中的草酸鈣 168
7.5 其他草酸鹽礦物 170
7.6 病理性草酸鹽 174
7.7 環境中的草酸鹽 176
7.8 草酸鹽降解體繫 177
7.9 總結與展望 178
參考文獻 179
8 硅藻中生物硅化的分子過程 186
8.1 前言 186
8.素的轉運 190
8.3 硅結構的形成 196
8.4 結構的生成調節 204
8.5 硅藻硅結構的控制 206
8.6 小結 209
參考文獻 209
9 無脊椎動物顎中的重金屬 214
9.1 前言 214
9.2 石鱉及帽貝中的鐵礦物 215
9.3 海洋蠕蟲顎片中的鋅和銅 217
9.4 節肢動物中的鋅和錳 222
9.5 重金屬與顎的機械性能 227
9.6 小結 232
參考文獻 234
10 鐵蛋白及鐵的生物礦化 238
10.1 前言 238
10.2 鐵蛋白的納米籠結構 238
10.3 鐵蛋白中的鐵嵌入：蛋白鐵氧化酶位點 239
10.4 礦物前體的移位成核劑礦物化 242
10.5 鐵蛋白去礦化及納米籠的出入孔 243
10.6 總結與展望 245
參考文獻 246
11 細菌中鐵磁礦物的磁性及其分子生物學基礎 249
11.1 磁細菌 249
11.2 磁小體鏈形成的分子生物學基礎 255
11.3 磁小體的磁學性能 260
11.4 小結 268
參考文獻 269
12 往事記錄，生物礦物 273
12.1 前言 273
12.2 什麼是生物礦物？ 274
12.3 生物特征性礦物 280
12.4 研究生命跡像的一些工具 288
12.5 小結 293
參考文獻 293
13 生物礦化及去礦化動力學 298
13.1 前言 298
13.2 成核及晶體生長 298
13.3 溶解 316
13.4 總結及未來研究方向 325
參考文獻 326
14 膠原基結締組織的礦化機制 331
14.1 前言 331
14.2 脊椎動物生物礦化中的膠原調控作用 340
14.3 膠原性礦化組織的有機成分 342
14.4 脊椎動物的礦化是否有統一理論 353
參考文獻 355
15 哺乳動物牙釉質的形成 366
15.1 前言 366
15.2 胞外空間的界定 367
15.3 離子及其轉運 369
15.4 有機基質的成分 372
15.5 有機基質在牙釉質形成過程中的作用 379
15.6 基質的降解 383
15.7 小結 385
參考文獻 386
16 骨骼及其他分層級生物礦化結構材料的機械設計 394
16.1 前言 394
16.2 生長自修復及結構分級 395
16.3 骨骼的分級結構 396
16.4 硅質海綿體骨架的分級結構 403
16.5 與機械性能有關的一些結構因素 404
16.6 小結 409
參考文獻 409
17 礦化組織的仿生式生長 414
17.1 前言 414
17.2 骨骼的自然發育 415
17.3 結締組織的祖細胞 418
17.4 可溶性誘導因子 422
17.5 骨的結構特征 425
17.6 礦化組織材料的仿生架構 426
17.7 小結 431
參考文獻 431
18 新型可控仿生無機礦化材料 436
18.1 前言 436
18.2 結晶模式與修飾方式 437
18.3 聚物控制下的結晶 441
18.4 小結 454
18.5 當今趨勢及未來展望 456
參考文獻 457

本卷將主要論述當今充滿著活力的研究領域-生物礦化。以碳酸鈣為例，基因或基因組與生物礦化間的關繫以及酶在生物礦化過程中的作用則分列至第2及第3章中講述。自然界中無比且又無處不在的原核生物(細菌及古細菌)被列為第4章。第5至第7章的內容主要講述碳酸鹽、硫酸鹽及草酸鹽生物礦物的一些特點。第8章中則重點闡述硅藻中的生物硅化過程。2章中，在一定程度上主要討論人們更為關心的生物礦物遺跡。生物礦化及生物去礦化的動力學問題在3章中有所概述。4章則主要論述以膠原為基的結締組織的礦化機制。隨後的5章則重點處理哺乳動物牙釉質形成問題。仿生性礦化組織生長等組織工程方面內容則放在7章中講述。

    1 生命與晶體
    1.1 前言
    當今，人類活動對環境的影響及由此導致的優選化溫室效應成為人們熱議的話題，與此同時卻忽視了這樣的一個事實，在脊椎動物出現以前很長的時間裡，其他形式的生命對地殼的物質組成與結構已產生了重大影響。現在也是如此，生活在空氣、土壤及海洋中的生命對生物圈的結構特征及調節機制起著壓倒性的作用，這樣的過程還會持續很長一段時間，其時間跨度將超過任何一種生命形式或物種在地球上的生存時間。因此，人類需要靜下心來好好思考這樣一個問題，生物圈內的一切生命是如何存在於環境中的？
    從化學或生物化學角度嚴格地來說，任何形式的生命體無非是一個始終處於自由能需求不平衡下的吸能機器，從外界不等