Паук при постройке паутины из желёз выделяет белок который твердеет на воздухе. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. Если ученые смогут воспроизвести кристаллическую микроструктуру, которая делает паутину такой особенной, то это откроет множество возможностей в производстве новых синтетических материалов, например, волноводов, или материалов. Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации.
Ученые узнали, почему паутина не гниет
Нити состоят из паутинного шелка — каркаса — и углеродных точек — наполнителя. Отследить очаг заражения очень сложно, так как он скрыт под кожей. Образцы паутинного шелка без наноточек слева и с ними справа. Новый материал биосовместимый и биоразлагаемый: швы безвредно разрушаются сами.
Физические свойства паутины Физические свойства паутиновых нитей тоже близки к таковым гусеничного шелка. Однако шелк пауков отличается гораздо большей прочностью. Нагрузка в килограммах на 1 мм2, вызывающая разрыв и выражающая прочность нити, у разных пауков колеблется от 40 до 261 у некоторых Araneus , тогда как соответствующие цифры для гусеничного шелкового волокна варьируют от 33 до 43 Харитонов, 1945. По исследованиям Харитонова, паутина обладает антибиотическими свойствами.
Особенно хорошо выражены бактериостатические свойства шелка кокона, что связано с важностью его защитной роли. Оболочка кокона предохраняет яйца не только от высыхания, от хищников и механических повреждений, но и от губительного действия бактерий и плесневых грибков. Целому ряду семейств, объединяемых в группу Cribellatae и обладающих крибеллум и каламиструм, свойственны особые крибеллярные паутинные железы, которые открываются на крибеллярной пластинке. Последняя в покое лежит на одном, уровне с поверхностью брюшка, но наклоняется в сторону паутинных бородавок во время прядения паутины. Поверхность ее разделена тонкими ребрышками на сотни маленьких площадок, или полей. В середине каждой площадки торчит очень тонкая паутинная трубочка с отверстием протока паутинной железы на вершине рис. Общее количество крибеллярных паутинных трубочек обычно очень велико и, например, у Dictyna arundlnacea достигает 600, а у Stegodyphus Uneatus — даже 9600.
Самцы многих видов, однако, отличаются редукцией крибеллярного аппарата. С каждой трубочкой связана своя маленькая паутинная железа; число крибеллярных желез, таким образом, очень велико. Выделяя крибеллярный шелк, паук энергично расчесывает его каламиструмом одной ноги иногда при помощи другой , совершая ею ряд быстрых повторяющихся движений. Две или четыре осевые нити окружаются довольно широкой слизистой муфтой, или оболочкой. В нее погружена еще одна закрученная в многочисленные петли нить. Такого рода слизистая паутина образует ловчие сети, которые имеют весьма характерный синеватый оттенок. Uloborus и Hyptiotes строят геометрически правильные тенета см.
Кесслер добавляет, что изменение конформации и расплетение белка происходит также и под воздействием напряжения сдвига, которому подвергается спидроин при прохождении через прядильную трубочку. Другие процессы протекают с другого конца белковой цепи. Исследователи из группы Найта и Йоханссона обнаружил, что ключевым фактором, управляющим агрегацией N-концевого домена спидроина, является понижение уровня рН в прядильном аппарате паука. Спидроин представляет собой заряженный белок, в котором наличие у доменов противоположных по знаку зарядов позволяет им самоорганизовываться в димеры по принципу голова-к-хвосту. Если же значение pH становится ниже 6. Найт отмечает, что комбинация результатов обеих групп может рассматриваться как надежный фундамент для изучения паутины на молекулярном уровне.
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? Напишите свое мнение в комментариях.
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
Из чего сделана паутина? Паутина пауков представляет собой белок, обогащённый глицином, аланином и серином. Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц. Стоит отметить, что большинство паутин строится под покровом ночи, чтобы паутина быстрей переходила из жидкого в твёрдое состояние. Результаты исследований показали, что белок, входящий в состав паутины, делает ее в пять раз прочнее стали и в три раза прочнее кевлара. Из школьного курса биологии известно, что пауки обладают уникальной способностью делать очень прочную паутину. Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями.
Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
| Как паук плетет паутину: где она образуется, из чего состоит, зачем нужна | "Понимание вклада этих концевых белковых групп в прочность волокон паутины позволит нам разрабатывать новые белки и делать из них новые типы волокон. |
| Как паук плетет паутину, состав паутины паука | Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. |
| Биологи определили молекулярную структуру паутины | Молекулярные биологи из нескольких американских университетов впервые выяснили строение паутины пауков-кругопрядов. |
Наука в вопросах и ответах
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. После взаимодействия с ними новый материал перестал светиться в синем спектре. Новую разработку планируют пустить в производство.
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. Образующееся белковое вещество жидкое, но, едва выйдя на воздух, сразу же застывает, превращаясь в тончайшую нить. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин.
Когда паук тянет спидроин из своих желез, он быстро твердеет и становится нитью паутины.
При попытке сдвинуть поршнем , паутина уничтожается и из неё выпадает нить. Если на паутину поставить блок песка или гравия, то он не упадёт. Текстура паутины появилась ещё в ранних версиях Survival Test , но не использовалась до Beta 1. Паутина не останавливает и не замедляет стрелу. Прочность паутины такая же, как и у блока камня. Паутина может использоваться для замедления противника.
Аранеусы — близкие родственники знакомого нам всем паука-крестовика, в их число входит и он сам. Какой вид аранеусов использовался, не уточняется, но поскольку поймали его физики прямо во дворе своего института в Галле, в центре Европы, вряд ли это был экзотический экземпляр. Полученные от паука нити экспериментаторы поместили в вакуумную камеру. Здесь их высушили и подвергли многократным циклам осаждения на поверхность паутинок металлических соединений, перемежавшихся выдерживанием в парах воды. После нескольких сот таких циклов каждый продолжительностью 1—2 минуты на поверхности паутинки оставалась тонкая плёнка оксида — цинка, алюминия или титана соответственно. И механические показатели резко увеличивались. Можно было бы подумать, конечно, что лишнюю силу паутине дало внешнее покрытие, однако это не так: за улучшение прочности и эластичности отвечают атомы металла, проникшие в белковую структуру самой паутины. А вот зафиксировать следы титана внутри самой нити учёным удалось с помощью спектрометрии и электронного микроскопа.
Биологи определили молекулярную структуру паутины
Может ли паутина удержать человека? Композитный материал в пять раз прочнее паучьего шелка. Вместо досок пауки производят шелковые нити, чтобы плести свои сети. Шелк производится в шелковых железах с помощью паучьих фильер. Он привязывает нить к какому-либо предмету - ветке, углу комнаты, дверному косяку - везде, где плетет свою паутину. Человек из паутины создан?
И механические показатели резко увеличивались.
Можно было бы подумать, конечно, что лишнюю силу паутине дало внешнее покрытие, однако это не так: за улучшение прочности и эластичности отвечают атомы металла, проникшие в белковую структуру самой паутины. А вот зафиксировать следы титана внутри самой нити учёным удалось с помощью спектрометрии и электронного микроскопа. Как оказалось, важным был и сам процесс внедрения металла в белок. Ученые полагают, что атомы металлов помогают «склеивать» отдельные белковые молекулы, из которых состоит паучья нить. В натуральной паутине эту работу выполняют слабые водородные связи между атомами на концах параллельных друг другу молекул; именно обилие таких взаимозаменяемых связей и даёт паутине её силу. В «металлизированной» паутине вместо слабых водородных устанавливаются сильные ковалентные связи, полагают немецкие учёные, что и придаёт дополнительную прочность.
Осталось только научиться плести прочную паучью нить в промышленных масштабах, неважно, с помощью ли трансгенных козлов или благодаря химическому синтезу.
Это позволило узнать строение белка, делающего его ловчие сети в 10 раз прочнее кевлара. Прочность паутины мадагаскарского паука связана с её большей растяжимостью. За это отвечает ген MaSp4, который кодирует белок с высоким содержанием аминокислоты пролин. Пролин играет роль своеобразных пружин при попытке порвать паутину.
Пролин играет роль своеобразных пружин при попытке порвать паутину. Паутина уже давно привлекает ученых. Ранее с помощью методов генной инженерии были выведены козы, в геном которых встроен ген белка паутины. Молоко этих коз может быть использовано в качестве сырья для получения биостали, для создания сверхлегких бронежилетов, соединительных волокон для хирургии, искусственных сухожилий и микрочипов.
Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки?
Основной материал паутины — это два вида белков: более прочный спидроин I и более упругий спидроин II. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера. Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины.
Паутина паука: как плетёт, где она образуется, откуда выходит, роль паутины в жизни паука?
| Паутина пауков: образование, состав, физические свойства | Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. |
| Из чего сделана паутина? | Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. |
| Наука в вопросах и ответах. Из чего сделана паутина? (Владимир Малов, 2020) | Паутина является своеобразным секретом, вырабатываемым паутинными железами. |
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц. Паутину для пряжи собирают из тенет нефил или разматывают их яйцевые коконы. Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым.
Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
Однако структуры второго порядка — «кассеты» — уже намного более уникальны. Именно эти «кассеты» в большей степени обуславливали функциональную специфичность белка, чем структуры первого порядка. Как выяснили ученые, в основе создания различных типов паутины лежит явление альтернативного сплайсинга — формирование разных видов белка на основе одного и того же гена. Можно сравнить это с изготовлением бутерброда из сыра, масла, салата, хлеба и ветчины — компоненты можно по-разному комбинировать, и из них будут получаться разные бутерброды, несмотря на одни и те же компоненты. По этому же принципу формируются различные паутинные белки: путем комбинации нескольких вариантов аминокислотных последовательностей организм паука составляет новые виды паутины из одних и тех же белков. Ученые считают, что расшифровка генома паутины — первый шаг к биотехнологиям на ее основе. Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.
Дело в том, что когда он намокает, то вдоль гладкого волокна шёлка начинают формироваться неровности с грубой структурой. В результате возникает разница в текстуре шёлка, которая и создаёт разницу в давлении и энергии, за счёт которых вода направляется к этим неровностям. Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями. На сегодняшний день специалисты хотят создать недорогие биоматериалы, которые могли бы имитировать структуру натурального паучьего шёлка.
Учёные при помощи этих материалов планируют собирать влагу, которая возникает из-за тумана в засушливых районах.
Однако большинство видов живут только один год. Но самое важное — это то, что пауки не являются насекомыми. Они отличаются от насекомых тем, что имеют 8 ног вместо обычных шести, 8 глаз и только две части тела. Волокно, которое пауки используют для своей паутины, производится специальными брюшными железами. Пауки могут плести все эти виды паутины.
Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату. При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к субстрату. Когда затем животное удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто вытягивается, растягиваясь в быстро затвердевающие нити.
Особенности выделений разного типа желез и свойства, образуемых ими нитей весьма разнообразны и имеют различное значение в жизни пауков. Так, паутина, или шелк, из которого приготавливается яйцевой кокон, никогда не бывает клейкой, а также отличается и другими своими свойствами, прежде всего цветом. Золотисто-желтый кокон Cyrtarachne tuberculiferum подвешивается на белых нитях. Многие виды Araneus плетут двухслойные коконы, в которых внутренний слой, облекающий яйца, белый, а наружный — желтоватый или зеленоватый; тенета эти виды строят из белой паутины. У Argiope lobata, напротив, основные нити тенет имеют красивый золотисто-желтый цвет, а коконы белые, хотя и с примесью зеленовато-голубоватого шелка. Zelotes делают тенета из белого, а коконы — из розового шелка и т. Паук-крестовик Araneus для построения ловчей сети рис. Паутиновая рама Паутиновая рама — основа сети и натягиваемые внутренние радиусы делаются из сравнительно толстых сухих нитей, выделяемых ампуловидными железами. При этом несколько желез действуют одновременно, выпуская каждая по одной нити; отдельные нити соединяются вместе капельками жидкого секрета и образуют более толстый «кабель».
В зависимости от числа действующих одновременно желез двух или четырех толщина и прочность последнего изменяются у некоторых пауков «кабель» состоит почти из 20 элементарных нитей. Грушевидные железы пауков выделяют пучки тонких прочных волокон, служащих для прикрепления концов радиальных нитей к окружающим предметам — стволам деревьев, ветвям и т. Основу клейких спиральных нитей ловчей сети составляют, по-видимому, двойные шелковые волокна, выделяемые дольковидными железами. На эту основу накладывается слой липкого слизистого секрета древовидных желез. Вскоре после формирования этих нитей покрывающий их слой слизистого вещества фрагментируется вследствие поверхностного натяжения, образуя маленькие сферические капельки, унизывающие нить на всем ее протяжении рис. Последние не видны простым глазом, но становятся заметными, когда на них конденсируется вода например, осенью во влажную холодную погоду.
Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. В первую очередь специалисты хотели проверить гипотезу о том, что компоненты паутины способны напрямую убивать бактерии. — Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. Круглая паутина средних размеров имеет более тысячи точечных соединений, а для её изготовления требуется более двадцати метров паутинного шёлка, что делает конструкцию не только очень легкой, но и невероятно прочной. Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов.
Из чего сделана паутина?
| Как пауки делают паутину | Белки на основе паутины стали основой уникального крема, разработанного российским стартапом, повышает регенеративные свойства кремов 26.02.2023, Sputnik Казахстан. |
| Создана искусственная паучья железа: Наука: Наука и техника: | Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. |
| Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины | Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. |
| Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой | Как паук делает паутину. Плетение паутины пауком. |