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http://doi.org/10.25358/openscience-4484Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Natoli, Antonino | |
| dc.date.accessioned | 2009-06-24T09:39:15Z | |
| dc.date.available | 2009-06-24T11:39:15Z | |
| dc.date.issued | 2009 | |
| dc.identifier.uri | https://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/4486 | - |
| dc.description.abstract | Pearls are an amazing example of calcium carbonate biomineralization. They show a classic brick and mortar internal structure in which the predominant inorganic part is composed by aragonite and vaterite tablets. The organic matrix is disposed in concentric layers tightly associated to the mineral structures. Freshwater cultivate pearls (FWCPs) and shells nacreous layers of the Chinese mussel Hyriopsis cumingii were demineralized using an ion exchange resin in order to isolate the organic matrix. From both starting materials a soluble fraction was obtained and further analyzed. The major component of the soluble extracts was represented by a similar glycoprotein having a molecular weight of about 48 kDa in pearls and 44 kDa in shells. Immunolocalization showed their wide distribution in the organic sheet surrounding calcium carbonate tablets of the nacre and in the interlamellar and intertabular matrix. These acidic glycoprotein also contained inside the aragonite platelets, are direct regulators during biomineralization processes, participating to calcium carbonate precipitation since the nucleation step. Selective calcium carbonate polymorph precipitation was performed using the two extracts. The polysaccharides moiety was demonstrate to be a crucial factor in polymorphs selection. In particular, the higher content in sugar groups found in pearls extract was responsible of stabilization of the high energetic vaterite during the in vitro precipitation assay; while irregular calcite was obtained using shells protein. Furthermore these polypeptides showed a carbonic anhydrase activity that, even if not directly involved in polymorphs determination, is an essential regulator in CaCO3 formation by means of carbonate anions production. The structural and functional characterization of the proteins included in biocomposites, gives important hints for understanding the complicated process of biomineralization. A better knowledge of this natural mechanism can offer new strategies for producing environmental friendly materials with controlled structures and enhanced chemical-physical features. | en_GB |
| dc.description.abstract | Biominerale sind Verbindungen aus anorganischen Mineralen mit Biomolekülen. Perlmutt ist ein klassisches Beispiel eines solchen Biominerals. Der mineralische Anteil besteht aus Aragonit- oder Vateritplättchen, die lateral in Schichten und vertikal in Stapeln angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Plättchen, sowohl lateral wie auch vertikal, befindet sich die sogenannte organische Matrix. Mittels Ionenaustauscher wurde Perlmutt aus Schalen und Perlen der Süßwassermuschel Hyriopsis cumingii demineralisiert und die organische Matrix gewonnen. Diese konnte aus beiden Ausgangsmaterialien als lösliche Proteinfraktion isoliert werden. SDS-Page-Analysen enthüllten in beiden Extrakten das Vorhandensein eines Hauptproteins, einem sauren Glycoprotein, dessen Molekulargewicht in Perlen bei 48kDa und in den Muschelschalen bei 44kDa liegt. Nach Entwicklung polyklonaler Antikörper gegen die Perlenglycoproteine konnte mit Hilfe von Immunfärbung ihre Verteilung in den Perlen und Muschelschalen ermittelt werden. Sie konnten sowohl in der organischen Schicht, welche die einzelnen Kalziumcarbonatplättchen umgibt, sowie in der interlamellaren und der intertabularen Matrix nachgewiesen werden. Diese sauren Glycoproteine, die auch innerhalb der Kalziumcarbonatplättchen nachweisbar sind, wirken als direkte Regulatoren im Verlauf des Biomineralisationsprozesses. Auch während der Kalziumcarbonatpräzipitation direkt nach der Kristallkeimbildung sind sie an der Ausbildung der Kristallmorphologie beteiligt. Es wurde nachgewiesen, dass die Morphologie der Kristalltypen von der Polysaccharidkomponente der Glycoproteine abhängig ist. Es konnte gezeigt werden, dass der höhere Gehalt an Polysacchariden des 48kDa großen Proteins für die Stabilisation des hochenergetischen Vaterits während der Präzipitation in vitro verantwortlich ist, während das Protein aus der Schale zur Ausbildung des strukturloserem Calcit führt. Mit beiden Extrakten wurde jeweils eine selektive Kalziumcarbonatpräzipitation durchgeführt. Beide Polypeptide zeigten des Weiteren die Aktivität einer carbonischen Anhydrase, die zwar nicht direkt in den Prozeß der Formgebung involviert ist, aber ein essentieller Regulator der CaCO3-Bildung darstellt, indem sie Carbonatanionen bildet. Die strukturelle und funktionelle Charakterisierung von Proteinen, die in Biokompositen enthalten sind, enthalten wichtige Hinweise zur Aufklärung der komplizierten Prozesse der Biomineralisation. Ein besseres Verständnis dieses natürlichen Mechanismus kann neue Strategien für die Produktion umweltfreundlicher Materialien mit kontrollierter Strukturbildung und verbesserten chemisch-physikalischen Eigenschaften ermöglichen. | de_DE |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | InCopyright | de_DE |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 000 Allgemeines | de_DE |
| dc.subject.ddc | 000 Generalities | en_GB |
| dc.title | Proteins control in biomineralization processes of the freshwater pearl mussel Hyriopsis cumingii | en_GB |
| dc.type | Dissertation | de_DE |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:hebis:77-20138 | |
| dc.identifier.doi | http://doi.org/10.25358/openscience-4484 | - |
| jgu.type.dinitype | doctoralThesis | |
| jgu.type.version | Original work | en_GB |
| jgu.type.resource | Text | |
| jgu.organisation.department | FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch. | - |
| jgu.organisation.year | 2009 | |
| jgu.organisation.number | 7950 | - |
| jgu.organisation.name | Johannes Gutenberg-Universität Mainz | - |
| jgu.rights.accessrights | openAccess | - |
| jgu.organisation.place | Mainz | - |
| jgu.subject.ddccode | 000 | |
| opus.date.accessioned | 2009-06-24T09:39:15Z | |
| opus.date.modified | 2009-06-24T09:39:15Z | |
| opus.date.available | 2009-06-24T11:39:15 | |
| opus.subject.other | Biominerals, Perlen, organische Matrix, Kalziumcarbonat | de_DE |
| opus.subject.other | Biomineralization, calcium carbonate, polymorphs, glycoproteins, pearls | en_GB |
| opus.organisation.string | FB 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften: FB 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften | de_DE |
| opus.identifier.opusid | 2013 | |
| opus.institute.number | 0900 | |
| opus.metadataonly | false | |
| opus.type.contenttype | Dissertation | de_DE |
| opus.type.contenttype | Dissertation | en_GB |
| jgu.organisation.ror | https://ror.org/023b0x485 | |
| Appears in collections: | JGU-Publikationen | |
