Mineralizace (biologie) - Mineralization (biology)

Definice IUPAC
Proces, při kterém se organická látka impregnuje
anorganickými látkami nebo se z nich stanou anorganické látky.

Poznámka 1 : Zvláštním případem je proces, při kterém živé organismy produkují a
strukturují minerály, aby často ztuhly nebo ztuhly stávající tkáně. (Viz biomineralizace .)

Poznámka 2 : V případě biodegradace polymeru se tento termín používá k vyjádření přeměny
na CO 2 a H 2 O a jiné anorganické látky. CH 4 lze považovat za součást
procesu mineralizace, protože se objevuje souběžně s minerály v anaerobním kompostování ,
nazývaném také methanizace.

V biologii se mineralizace týká procesu, při kterém se anorganická látka vysráží v organické matrici. Může to být způsobeno normálními biologickými procesy, které probíhají během života organismu, jako je tvorba kostí, vaječných skořápek, zubů, korálů a dalších exoskeletonů. Tento termín může také označovat abnormální procesy, které vedou k ledvinovým a žlučovým kamenům.

Druhy mineralizace

Mineralizaci lze rozdělit do různých kategorií v závislosti na následujících faktorech: organismy nebo procesy, které vytvářejí chemické podmínky nezbytné pro tvorbu minerálů, původ substrátu v místě srážení minerálů a stupeň kontroly, kterou má substrát nad morfologií krystalu, složení a růst. Mezi tyto podkategorie patří: biomineralizace, organomineralizace a anorganická mineralizace, které lze dále rozdělit. Použití těchto termínů se však ve vědecké literatuře velmi liší, protože neexistují standardizované definice. Následující definice jsou do značné míry založeny na článku, který napsali Dupraz et al. (2009), který poskytl rámec pro rozlišení těchto pojmů.

Biomineralizace

Biomineralizace , biologicky řízená mineralizace, nastává, když je morfologie, růst, složení a umístění krystalů zcela řízeno buněčnými procesy konkrétního organismu. Mezi příklady patří skořápky bezobratlých, jako jsou měkkýši a brachiopody . Mineralizace kolagenu navíc poskytuje rozhodující pevnost v tlaku pro kosti, chrupavky a zuby obratlovců.

Organomineralizace

Tento typ mineralizace zahrnuje jak biologicky vyvolanou mineralizaci, tak biologicky ovlivněnou mineralizaci.

  • K biologicky indukované mineralizaci dochází, když metabolická aktivita mikrobů (např. Bakterií ) vytváří chemické podmínky příznivé pro tvorbu minerálů. Substrátem pro růst minerálů je organická matrice vylučovaná mikrobiální komunitou a ovlivňuje morfologii a složení krystalů. Příklady tohoto typu mineralizace zahrnují vápenaté nebo křemičité stromatolity a další mikrobiální rohože . Specifičtější typ biologicky indukované mineralizace, vzdálené kalcifikace nebo vzdálené mineralizace , nastává, když kalcifikující mikroby obsadí organismus vylučující skořápku a změní chemické prostředí obklopující oblast formování skořápky. Výsledkem je tvorba minerálů, která není silně řízena buněčnými procesy hostitele metazoanu (tj. Vzdálená mineralizace), a může vést k jedinečným nebo neobvyklým morfologiím krystalů.
  • K biologicky ovlivněné mineralizaci dochází, když jsou chemické podmínky obklopující místo tvorby minerálů ovlivněny abiotickými procesy (např. Odpařováním nebo odplyňováním). Organická matrice (vylučovaná mikroorganismy) je však zodpovědná za morfologii a složení krystalů. Mezi příklady patří mikroskopické až nanometrové krystaly různých morfologií.

Anorganická mineralizace

Anorganická mineralizace je zcela abiotický proces. Chemické podmínky nezbytné pro tvorbu minerálů se vyvíjejí prostřednictvím environmentálních procesů, jako je odpařování nebo odplyňování. Substrát pro ukládání minerálů je navíc abiotický (tj. Neobsahuje žádné organické sloučeniny) a není zde žádná kontrola morfologie nebo složení krystalů. Příklady tohoto typu mineralizace zahrnují jeskynní útvary, jako jsou stalagmity a stalaktity .

Biologická mineralizace může také nastat v důsledku fosilizace . Viz také kalcifikace .

K mineralizaci kostí dochází v lidském těle buňkami zvanými osteoblasty .

Reference