Волокно, которое пауки используют для своей паутины, производится специальными брюшными железами. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали. Паук при постройке паутины из желёз выделяет белок который твердеет на воздухе. Российские учёные создали из натуральной паутины и наночастиц гибридный материал с флуоресцентными свойствами, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов.
Металлическая паутина: сделано в Германии
Но на этот раз они заинтересовались, каким образом паук делает тонкую нить, на которой висит сам, когда изготовляет паутину. Результаты исследования опубликованы в Journal of the Royal Society Interface и на сайте университета Киля. Группа изучила, как пять видов пауков прикрепляли свои нити к трем различным поверхностям: стеклу, тефлону и листьям белого клена. И заметили, что для каждой поверхности пауки использовали так называемые диски крепления, структура которых сильно зависела от того, к какой поверхности они прикрепляются.
В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда. Напомним, ранее сообщалось , что специалисты ИТМО в составе международной научной группы смоделировали химический механизм формирования молекул-коацерватов. Согласно популярной научной теории, эти молекулы были предшественниками первых одноклеточных организмов и положили начало жизни на нашей планете.
Они сформировали растворимые протеины, используя генетически модифицированные бактерии пауков Nephila clavipes. Этот подход позволил изучить структуру растворимых белков. Биологи искали повторяющиеся домены в структуре протеина и нашли два вида. Первый — случайные катушки, составляющие 65 процентов; второй — конформация polyproline type II helix PPII helix , занимающая 24 процента.
По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной.
Ее очистили от продуктов жизнедеятельности, после чего поместили в реакционный аппарат. Там на поверхности волокон паутины и синтезировали углеродные точки - класс наночастиц.
Ученые уверены, что с таким материалом можно будет обнаружить патогенные микроорганизмы, провоцирующие различные заболевания. И уже провели эксперименты в лабораторных условиях - нанесли на материал три самых распространённых патогена: кишечную палочку, стафилококк и грибок Candida.
Структура, состав и виды паутины
Следующими конструируются спицы колеса, поддерживающие 3—4 витка спирали. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Другой вид паутины называется листовой паутиной. Это плоские воронкообразные или куполообразные поверхности волокон. Паук живет с обратной стороны. Оно находится сверху. Это придает норе удобство, маскируя его под ветки и почву. Пауки-«волки» строят туннель в земле и соединяют его с волокнами. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой.
Делает он это при помощи задних ног, но чаще просто прижимает бородавки к субстрату.
При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к нему. Когда затем животное удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто вытягивается в быстро затвердевающие нити. Этим можно воспользоваться, наматывая выделяющуюся пауком паутину на специальное приспособление. Основу паутинного шелка, как и шелка гусениц, составляет не растворяющийся в воде протеид фиброин. Это вязкая сиропообразная жидкость, затвердевающая на воздухе в прочную нерастворимую нить. Фиброин устойчив к действию органических растворителей, разбавленных кислот и щелочей, а также протеолитических ферментов. Его нити обволакиваются другим белком — серицином, который обладает склеивающими свойствами и растворим в воде.
И аналогов этому материалу нет в природе.
Если сравнивать с искусственными полимерами, то есть кевлар, из которого делают бронежилеты. И все равно паутина превосходит его по этим свойствам. Искусственно спряденные волокна шелка паука пока тоже таких результатов не достигли», — рассказала аспирантка химико-биологического кластера университета ИТМО Анастасия Крючкова.
Контент недоступен Черная вдова — вид пауков, распространенный в Северной и Южной Америке, но встречается и на других континентах. Взрослый паук окрашен в чёрный цвет. У самок можно заметить красное пятно в виде песочных часов на нижней стороне брюшка. Ученым давно известна аминокислотная последовательность для создания протеинов паучьего шелка. Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
"Понимание вклада этих концевых белковых групп в прочность волокон паутины позволит нам разрабатывать новые белки и делать из них новые типы волокон. Команда российских исследователей создала уникальный материал, способный заживлять раны человека и ускорять его выздоровление. Он сделан на основе «искусственной паутины». Это совместная разработка НИЦ «Курчатовский институт», МГУ имени М. В. Ломоносова. Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям.
Как пауки делают паутину
Результаты исследований показали, что белок, входящий в состав паутины, делает ее в пять раз прочнее стали и в три раза прочнее кевлара. Результаты экспериментов показали, что паутину можно использовать в хирургии и в качестве пищевой экоупаковки. © Shutterstock Паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад. Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям.
Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. Паутина, или паучий шелк – это один из изумляющих примеров материалов, создаваемых природой и проявляющих исключительные физические свойства. Паук при постройке паутины из желёз выделяет белок который твердеет на воздухе. Паутина, вязкое выделение паутинных желёз некоторых паукообразных, застывающее на воздухе в виде нитей. Прочная, упругая и эластичная: такие свойства делают паутину интересным материалом не только для биологов, но и для проектировщиков. Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц.
Паутиновая рама
- Что такое паутина
- Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков - Российская газета
- Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
- Инновационные компоненты для омоложения кожи начали добывать из паутины
- Как пауки делают паутину
Исследование показало, почему паутина не гниет
Амилоидные белки образуют полимерные комплексы в виде длинных нитей, тяжей, оседающих в нервной ткани. Очевидно, в случае паутины механизм в чём схож: неструктурированный конец спидроина нужен, чтобы молекулы белков быстро слипались в нить. Однако, если бы молекулы спидроинов слипались, как им вздумается, то паутинной нити не получалось бы. Чтобы каждая молекула знала своё место, существует N-конец, который по мере возрастания кислотности только сильнее стабилизируется и крепче держится за соседние молекулы. Благодаря N-концу белки знают своё место в формирующейся нити паутины, ещё не затвердев, она приобретает структурированность. Ну а скрепляющим «цементом» в конце концов служит С-конец. Инженеры давно хотят сделать лабораторную паутину; возможно, новые сведения относительно паутинных белков им в этом помогут. Понравилась статья?
Ввести в геном бактерии полный ген, отвечающий за производство паутины, не удалось, и ученым пришлось «разрубить» этот ген на несколько частей и ввести его по кусочкам. Затем этот разделенный ген собрался уже непосредственно в геноме бактерии и изменил ее свойства и возможности. Космическая паутина С новой методологией ученым удалось произвести всего два грамма паутины на литр модифицированных бактерий.
Ну и, конечно, не может не удивлять поразительное искусство, с каким они плетут свои сети — паутины. Сам материал, из которого эти ажурные конструкции сделаны, тоже удивителен. Тончайшая паутинка в несколько раз прочнее полимерных нитей, а при этом еще и эластичнее. Такой эффект достигается тем, что ее волокна содержат одновременно как твердые, так и упругие белковые вещества. Ну а само это слово — белок — подсказывает, что пауки сами же и производят паутину. Для этого у них есть специальные паутинные железы.
После взаимодействия с ними новый материал перестал светиться в синем спектре. Новую разработку планируют пустить в производство. Хирургические нити из этого материала помогут врачам оперативно выявлять появление патогенов на месте раны и вовремя останавливать развитие послеоперационной инфекции.
Почему паутина такая липучая
| Паутина пауков: образование, состав, физические свойства | заменили на паутину 5 сантиметров нервной ткани на ее задней ноге. |
| Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды | Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. |
| Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков | ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. |