Минерализация (биология) - Mineralization (biology)

Определение ИЮПАК
Процесс, посредством которого органическое вещество пропитывается или превращается
в неорганические вещества.

Примечание 1. Частным случаем является процесс, при котором живые организмы производят и
структурируют минералы, часто для того, чтобы укрепить или укрепить существующие ткани. (См. Биоминерализацию .)

Примечание 2 : В случае биоразложения полимера этот термин используется для обозначения превращения
в CO 2, H 2 O и другие неорганические вещества. CH 4 можно рассматривать как часть процесса минерализации,
потому что он появляется параллельно с минералами при анаэробном компостировании , также
называемом метанизацией.

В биологии минерализация относится к процессу, при котором неорганическое вещество осаждается в органической матрице. Это может быть связано с нормальными биологическими процессами , происходящими в течение жизни организма, такими как образование костей, яичной скорлупы, зубов, кораллов и других экзоскелетов. Этот термин может также относиться к аномальным процессам, приводящим к образованию камней в почках и желчном пузыре.

Типы минерализации

Минерализация может быть подразделена на различные категории в зависимости от следующего: организмы или процессы, которые создают химические условия, необходимые для образования минералов, происхождение субстрата в месте осаждения минералов и степень контроля, который субстрат оказывает на морфологию кристаллов, состав и рост. Эти подкатегории включают: биоминерализацию, органоминерализацию и неорганическую минерализацию, которые могут быть дополнительно подразделены. Однако использование этих терминов широко варьируется в научной литературе, потому что нет стандартизированных определений. Следующие ниже определения в основном основаны на статье, написанной Dupraz et al. (2009), которые предоставили основу для разграничения этих терминов.

Биоминерализация

Биоминерализация , биологически контролируемая минерализация, происходит, когда морфология, рост, состав и расположение кристаллов полностью контролируются клеточными процессами конкретного организма. Примеры включают раковины беспозвоночных, таких как моллюски и брахиоподы . Кроме того, минерализация коллагена обеспечивает решающую прочность на сжатие костей, хрящей и зубов позвоночных.

Органоминерализация

Этот тип минерализации включает в себя как биологически-индуцированную минерализацию и биологически влияние минерализации.

  • Биологически индуцированная минерализация происходит, когда метаболическая активность микробов (например, бактерий ) создает химические условия, благоприятные для образования минералов. Субстратом для роста минералов является органический матрикс, секретируемый микробным сообществом, который влияет на морфологию и состав кристаллов. Примеры этого типа минерализации включают известковые или кремнистые строматолиты и другие микробные маты . Более специфический тип биологически индуцированной минерализации, удаленная кальцификация или удаленная минерализация , имеет место, когда кальцифицирующие микробы занимают организм, секретирующий раковину, и изменяют химическую среду, окружающую область образования раковины. Результатом является образование минералов, которое не контролируется строго клеточными процессами хозяина многоклеточного животного (т. Е. Удаленная минерализация), и может привести к уникальной или необычной морфологии кристаллов.
  • Минерализация, вызванная биологическим воздействием, имеет место, когда химические условия, окружающие место образования минералов, находятся под влиянием абиотических процессов (например, испарения или дегазации). Однако органический матрикс (секретируемый микроорганизмами) отвечает за морфологию и состав кристаллов. Примеры включают кристаллы от микрометров до нанометров различной морфологии.

Неорганическая минерализация

Неорганическая минерализация - полностью абиотический процесс. Химические условия, необходимые для образования минералов, развиваются в результате экологических процессов, таких как испарение или дегазация. Кроме того, субстрат для отложения минералов является абиотическим (т.е. не содержит органических соединений), и отсутствует контроль морфологии или состава кристаллов. Примеры этого типа минерализации включают пещерные образования, такие как сталагмиты и сталактиты .

Биологическая минерализация также может происходить в результате фоссилизации . См. Также кальциноз .

Минерализация костей происходит в организме человека клетками, называемыми остеобластами .

Ссылки