乌贼海螵硝形成机理研究

本文采用光学显微镜和电子显微镜技术，观察了金乌贼（Sepia esculenta）幼体以及成体海螵蛸的超微结构。结果发现在金乌贼幼体孵化后首先形成柔软的原始胎壳，4-6天后胎壳变硬变脆。电镜下观察到幼体壳的钙化正在进行：最初在胎壳上有机物被分泌胎形成网状结构，随后碳酸钙颗粒沉积到有机物上。整个海螵蛸的生长表现为有机壳的横向延伸生长和垂直方向的钙化层状生长。成体壳结构致密，钙化完全，背盾最上面是瘤状突起，稍下是背盾外层，由棱柱层构成晶体形状不明显，背盾内部层（靠近腹面疏松多空区域）是一薄的棱柱层构造，晶体形状针状。成体壳气室发达，气室的立柱扁形，由4-6个片层构成，气室片层包被有机膜。 通过原子发射光谱和X射线衍射技术，测定了海螵蛸微量元素含量和无机晶体的晶型及其组成。发现在在所测13种元素中锶（Sr）元素含量最高，其次为钠（Na）、镁（Mg）、钾（K）、磷（P）、铝（Al）、钡（Ba）等，影响元素含量的因素复杂。X射线衍射技术表明，腹面疏松层粉晶，几乎100％是文石，但可能存在少量白云石，文石最强峰在{111}面，其次在{012}面和{112}面发育较好。在海螵蛸背盾首次发现有少量方解石存在。本实验还以乌贼耳石为参照，进一步证实Sr元素与海螵蛸中文石形成的密切关系。 本实验还运用了蛋白质电泳、傅立叶红外光谱、以及氨基酸含量分析技术对日照金乌贼的有机组分和有机蛋白作了相关分析。首次在乌贼的有机质中按可溶性和不可溶性两大组分区别研究。结果表明海螵蛸蛋白组分复杂，可溶性蛋白中含有106，87，67，53，45，38，33，26和14kDa分子量左右的蛋白组分，不溶性蛋白蛋白带主要存在于67～94kDa，20～30kDa和14～20kDa之间。另外电泳结果还表明海螵蛸蛋白适合银染和考玛氏亮蓝染色，不适合曙红Y染色。水溶性蛋白电泳效果好于酸溶性蛋白；在不溶性蛋白的抽提方法选择中，发现用SDS-DTT处理好于用氨水和盐酸胍等。傅立叶红外光谱显示在可海螵蛸粉末样品中，发现了存在于有机无机界面的HCO3-离子，所在位置是2522.5cm-1处。在不溶性有机质中存在大量位于1000cm-1左右的吸收峰，表明糖和胶原物质含量很高。在可溶性蛋白中有位于1654 cm-1的氨基化合物存在，不溶性有机物中有强峰位于 1539cln一，处，前者可能采用。螺旋结构，后者采用的是p结构。氨基酸分析发现 可溶性、不可溶性、海缥峭背盾和腹面疏松层均含有高含量的天冬氨酸（A印）， 甘氨酸（Gly），谷氨酸（Glu）。Gly和丝氨酸（ser）在不溶性有机质以及背盾中 含量高于可溶性蛋白以及疏松层。这表明在海缥峭的形成中，酸性氨基酸与生物 钙化密切相关，Asp和Gly高含量与蛋白质的p结构构象有关，另外，Gly和Ser 的高含量特点，表明不溶性有机物和背盾中可能存在大量胶原或丝蛋白等物质， 是文石形成时的重要基底物质。 最后，本论文还通过石蜡切片，H一E染色，碱性磷酸酶染色，透射电镜等技 术，对海缥峭囊的结构和组织化学方面进行了探讨。结果表明海缥峭囊中含有大 量的高柱状细胞，与气室区域的钙化有关，另外还有与钙的运输和储存相关的扁 平细胞，上皮外部有粘液分泌细胞及其嗜中性、嗜酸性粘液分泌物。首次发现碱 性磷酸酶阳性显示在海缥峭囊两翼（海蝶峭囊边沿部）。所有这些结果表明海缥 峭囊对壳的形成具有重要的作用。 简言之，本实验采用了电子显微、微量化学、晶体矿物学、红外光谱、蛋白 质电泳、氨基酸含量分析以及组织化学技术，对海缥峭进行了比较全面系统的观 察和研究。结果表明: 1、海缥峭的钙化形成于软胎壳生成之后，其生长表现为有机壳的横向延伸 和垂直方向的层状钙化生长。 2、海缥峭主要采用碳酸钙文石晶型，在{111}面发育最好，首次发现背盾中 有少量方解石，腹面疏松层可能有少量白云石。 3、海缥峭中镁（Mg）含量低，银（Sr）含量高的特点，适合于文石的形成。 4、首次通过SDS一PAGE分离了可溶性蛋白的9一15种不同分子量大小的组分， 4种不溶性蛋白组分。 5、红外光谱显示有大量多糖存在海缥峭有机质中，蛋白质的两种构型龙螺 旋和p结构均存在。 6、氨基酸分析表明酸性氨基酸含量较高，与钙的吸附有关，Gly和ser在背 盾和不溶性有机质中高，预示与文石形成相关的胶原和纤维蛋白物质含 量高。