碳酸钙作为一种重要的生物矿物，因其广泛存在于软体动物壳珍珠层、甲壳类动物外骨骼和鸟类的蛋壳中而备受关注。其中，珍珠层是最受瞩目的一种，一直吸引着众多科研人员对其形成机理进行研究。本论文以淡水三角帆蚌为主要研究模型，系统地比较了来自三角帆蚌贝壳珍珠层、文石珍珠和球文石珍珠的组成和结构。随后，从三种样品中提取有机基质并从材料学和生物化学的角度进行对比分析。最后，利用有机基质开展碳酸钙的体外模拟矿化实验，综合分析有机基质和矿化微环境调控碳酸钙生物矿化的机理。此外，采用几种多糖类有机质体系进行碳酸钙体外模拟矿化研究，进一步揭示了珍珠层生物矿化机理。通过对贝壳珍珠层、文石珍珠和球文石珍珠组成和结构的研究发现，球文石珍珠中有机质含量略高于两种文石样品。贝壳珍珠层、文石珍珠和球文石珍珠均呈现由碳酸钙板片和有机基质组成的同轴层状结构。球文石珍珠的内部板片表面较为粗糙，排列较为扭曲，且其厚度明显小于贝壳珍珠层和文石珍珠。采用超纯水提取了三种样品的水可溶有机质，采用乙酸稀释溶液分别提取了酸可溶和酸不溶有机质。文石珍珠和球文石珍珠水可溶有机质的结构差异最为明显。贝壳珍珠层和文石珍珠水可溶有机质的主要组分为140kDa蛋白质。球文石珍珠的酸可溶有机质蛋白质含量约为65%，主要组分为55kDa疏水蛋白质，其蛋白质含量约为其他两种样品的两倍。酸不溶有机质含有α螺旋结构，存在富含甘氨酸和丙氨酸的结构蛋白。利用上述三种有机基质进行碳酸钙体外模拟矿化实验。研究发现文石珍珠水可溶有机质和球文石珍珠酸可溶有机质能够较好地调控生成对应晶型碳酸钙晶体，单一酸不溶有机质膜对碳酸钙结晶无明显调控作用。为了更真实地模拟珍珠层生物矿化过程，采用离子扩散法分别在海藻酸凝胶系统和丝素凝胶系统中开展碳酸钙体外模拟矿化实验，研究了碳酸钙的结晶过程并提出了碳酸钙晶体的可能生长机理。此外，在矿化系统中分别以有机基质或镁离子作为添加剂，甲壳素膜作为模板，综合分析了无定形碳酸钙的相转变过程。