矿物生物学

本书全面探讨矿物与生命之间的复杂关系，系统梳理矿物在生命起源、生物功能、生态系统及健康领域的重要作用。全书以生命起源为起点，系统阐释矿物在生物演化中的催化作用：从原始地球的矿物表面反应催化有机大分子组装，到生物矿化驱动的骨骼与外壳形成；从微生物-矿物界面能量传递机制，到高等生物体内的离子稳态调控网络。通过跨尺度分析（分子、细胞、生态系统），揭示矿物不仅是生命的物理载体，更是参与代谢调控、信号传递等核心生命过程的活性组分。本书不仅呈现矿物生物学的理论框架，还通过具体案例和前沿技术应用，展示其在医学、环境修复、仿生科技等领域的广阔前景。

前言
第1章 绪论 1
1.1 矿物生物学概述 1
1.1.1 矿物生物学的定义 1
1.1.2 矿物生物学的历史渊源 3
1.1.3 矿物生物学的性质和特点 4
1.2 矿物生物学的研究方向 6
1.2.1 矿物生物学的研究领域 6
1.2.2 矿物生物学的研究方法 14
1.2.3 矿物生物学的研究目标 18
1.3 矿物生物学的发展 21
1.3.1 矿物生物学的研究现状 21
1.3.2 矿物生物学的发展趋势 25
参考文献 28
第2章 矿物与生命起源 32
2.1 生命起源 32
2.1.1 生命起源概念 34
2.1.2 生命起源的主要理论 34
2.2 矿物生命起源论 44
2.2.1 矿物生命起源概念 46
2.2.2 矿物生命起源特点 49
2.2.3 矿物生命起源证据 52
2.3 矿物在生命起源中的关键作用 56
2.3.1 有机物合成 57
2.3.2 有机物聚集 60
2.3.3 有机物功能化 66
2.3.4 有机物复杂化 71
2.4 矿物生命起源论研究 76
2.4.1 矿物生命起源评价 77
2.4.2 矿物生命起源发展方向 79
参考文献 80
第3章 矿物的生命形态 84
3.1 矿物在植物中的形态 84
3.1.1 矿物在植物中的类型及分布 84
3.1.2 成矿过程及矿物特征 104
3.2 矿物在动物中的形态 109
3.2.1 矿物在动物中的类型及分布 109
3.2.2 成矿过程及矿物特征 119
3.3 矿物在微生物中的形态 122
3.3.1 矿物在微生物中的类型及作用 122
3.3.2 成矿过程及矿物特征 126
参考文献 128
第4章 矿物的生物学功能 134
4.1 矿物与生命体相互作用 134
4.1.1 生物控制矿化过程 134
4.1.2 生物矿物体形成位置 137
4.2 生物矿物体形成机制及模型 140
4.2.1 磷酸钙的形成机制 140
4.2.2 碳酸钙的形成机制 142
4.2.3 磁铁矿的形成机制 146
4.2.4 二氧化硅的形成机制 146
4.3 矿物的生物学功能研究 147
4.3.1 磷酸钙的生物学功能 148
4.3.2 碳酸钙的生物学功能 153
4.3.3 磁铁矿的生物学功能 154
4.3.4 硅酸盐/二氧化硅的生物学功能 155
参考文献 157
第5章 矿物与生命体环境 164
5.1 矿物与物质循环 164
5.1.1 矿物与水循环 164
5.1.2 矿物与碳循环 172
5.1.3 矿物与氮循环 181
5.1.4 生物学意义 187
5.2 矿物与能量流动 189
5.2.1 矿物与光能 190
5.2.2 矿物与化学能 196
5.2.3 矿物与电能 200
5.2.4 矿物与热能 206
5.3 矿物与生命体环境 210
5.3.1 矿物对生命体环境的影响和反馈 210
5.3.2 生命体对矿物的影响和利用 213
参考文献 216
第6章 矿物与生命健康 220
6.1 矿物质 220
6.1.1 矿物质概述 220
6.1.2 矿物质的功能与影响 220
6.1.3 矿物质微量元素 221
6.2 矿物药 225
6.2.1 矿物药概述 225
6.2.2 矿物药分类 226
6.2.3 药用黏土矿物 229
6.3 矿物危害源 232
6.3.1 矿物纤维概述 232
6.3.2 矿物纤维对人体健康的危害 233
6.3.3 矿物纤维对环境的危害 235
6.3.4 矿物的放射性及危害 238
6.3.5 伴生放射性矿物污染防治措施 245
6.4 矿物作为环境因素 246
6.4.1 气候条件 246
6.4.2 生态环境 249
参考文献 253
第7章 矿物材料生物功能化技术及调控 256
7.1 矿物材料 256
7.1.1 矿物材料设计和制备 257
7.1.2 矿物材料表征 262
7.1.3 矿物材料评价 264
7.2 矿物材料的调控 266
7.2.1 结构调控 266
7.2.2 组分调控 272
7.2.3 功能组装 276
7.2.4 微结构调控 277
7.3 矿物生物材料 278
7.3.1 矿物生物材料分类 278
7.3.2 矿物生物材料特性 279
7.3.3 矿物生物材料功能组装方法 280
7.3.4 矿物生物材料功能及应用领域 283
7.3.5 矿物生物材料微结构与性能关系 286
7.3.6 矿物生物材料微结构调控方法 287
7.4 矿物材料与生物学前沿研究 291
7.4.1 理论计算 291
7.4.2 纳米技术 293
7.4.3 仿生技术 295
参考文献 296
第8章 矿物生物材料研究进展 301
8.1 矿物生物材料 301
8.1.1 矿物生物材料的概念 301
8.1.2 矿物生物材料的分类 304
8.1.3 矿物生物材料的设计和制备 306
8.1.4 矿物生物材料的表征与评价技术 310
8.2 生物硬组织修复 313
8.2.1 生物硬组织修复的概念和意义 314
8.2.2 生物硬组织修复的基本原理 317
8.2.3 生物硬组织修复的主要方法 322
8.2.4 生物硬组织修复的研究进展 326
8.2.5 生物硬组织修复的前沿和展望 329
8.3 新兴mRNA技术 333
8.3.1 mRNA技术的原理和优势 333
8.3.2 矿物在mRNA技术中的作用 335
8.3.3 矿物mRNA技术在疫苗领域的应用 339
8.3.4 矿物mRNA技术在基因治疗领域的应用 341
8.3.5 矿物递送mRNA的应用和展望 342
8.4 仿生细胞技术 345
8.4.1 仿生细胞技术发展与应用探索 345
8.4.2 仿生细胞技术的构建方法和材料 347
8.4.3 仿生细胞技术的功能调控和表征 352
8.4.4 仿生细胞技术的医学应用 354
8.4.5 仿生细胞技术的挑战和展望 356
参考文献 358