如何获得高质量的蛋白质晶体一直是限制利用X射线衍射法解析蛋白质三维结构的瓶颈之一。外延生长是无机材料结晶中常用的一种方法,由于外延生长的发生必然涉及到蛋白分子表面基团和基底之间的规则地相互作用以及两种晶体间的晶格匹配,而蛋白质分子结构复杂,所以无机材料表面蛋白晶体的外延生长现象鲜有报道。本论文在方法研究的基础上,实现了天花粉蛋白在亲水材料云母表面的外延生长,通过基底表面不同金属离子的修饰、X-射线晶体衍射和质谱等研究方法,系统研究了这种现象的内在机理,提出天花粉蛋白在云母表面的外延生长现象是由溶液和基底表面的金属离子K+共同介导的,并给出了天花粉晶体和云母表面晶格之间严格的匹配关系,从而解释了天花粉蛋白沿云母表面特定方向排列的原因。为蛋白质分子晶体在天然或人造规则基底的外延生长提供了可能性,也为设计合适的系统进行蛋白晶体外延生长和特定纳米结构制作提供了理论依据。