Прочная, упругая и эластичная: такие свойства делают паутину интересным материалом не только для биологов, но и для проектировщиков. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. Паутина, или паучий шелк – это один из изумляющих примеров материалов, создаваемых природой и проявляющих исключительные физические свойства. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. Нить паутины имеет внутреннее ядро из белка, называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных нановолокон.
Паутина пауков: образование, состав, физические свойства
Разобрав и собрав их по иному принципу, команда ученых получила столь необычный материал. Исследователи использовали проточную методику сборки. Её суть заключается в том, что дистиллированная вода течет в крайне узких протоках, шириной всего лишь 1 мм. Течение помогает CNF выстраиваться в правильном направлении и самоорганизовываться в плотно упакованные пучки.
Полученный материал является прочным, жестким, легким. Также, технологию легко масштабировать для практического использования. Кроме того, это самый прочный биоматериал, полученный на сегодня.
При выделении через многочисленные прядильные трубочки, открывающиеся на поверхности паутинных бородавок , происходит изменение структуры белка, вследствие чего он затвердевает в форме тонкой нити. В дальнейшем паук переплетает эти первичные нити в более толстое паутинное волокно. По прочности паутина близка к нейлону и значительно прочнее сходного с ней по составу секрета насекомых например, гусениц тутового шелкопряда. Согласно одному из предположений различия обусловлены тем, что пауки формируют волокно, свисая на нём. Пойманную добычу пауки также часто заворачивают в сеть. У аранеоморфных пауков с ловчими сетями связано очень сложное брачное поведение.
Японские специалисты преодолели эту трудность. Они сформировали растворимые протеины, используя генетически модифицированные бактерии пауков Nephila clavipes. Этот подход позволил изучить структуру растворимых белков. Секрет прочности оказался в специфической конформации домена белка.
Что такое паутина Паутина — это железа, выпускающаяся пауком. Вскоре эта железа застывает, образуя нити. По своему составу нить это белок, который близок к шелку насекомых. По своим физическим свойствам паутина настолько прочная и плотная, что в теории, из нее можно было бы сконструировать пуленепробиваемую кожу. Она прочнее стальной проволоки раз в пять и лучше проводит тепло, чем медь. Помимо своих физических свойств, паутина обладает антибактериальными свойствами. Плюс ко всему, человеческий организм ее не отторгает. Она могла бы быть применена в хирургии, в качестве замены поврежденных сухожилий у человека.
Почему паутина такая липучая
Российские учёные создали из натуральной паутины и наночастиц гибридный материал с флуоресцентными свойствами, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов. В спидроине наблюдается высокое содержание остатков аланина и глицина, эти аминокислотные остатки являются причиной исключительной механической прочности волокон паутины. Человек легко проходит сквозь паутину лишь потому, что каждая нить имеет толщину всего в три тысячных доли миллиметра в диаметре. Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. В первую очередь специалисты хотели проверить гипотезу о том, что компоненты паутины способны напрямую убивать бактерии. Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату.
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
| Паутина пауков: образование, состав, физические свойства | Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. |
| Волокна искусственной паутины прочнее стали и крепче кевлара | Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. |
| Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины | Известно, что паутина прочнее и легче, чем сталь, однако ученые из Института Микроструктурной Физики Макса Планка в Германии еще больше усилили ее. |
| Раков Э. | Химическая тайна паутины | Журнал «Химия» № 35/2002 | В зависимости от типа используемых желез паук производит около 7 разновидностей волокон различного химического состава, из чего и сплетает структурные части паутины. |
Прочность паутины
- Из чего сделана паутина?
- Откуда пауки берут паутину?
- Как пауки делают паутину
- Исследование показало, почему паутина не гниет
- Наука в вопросах и ответах. Из чего сделана паутина? (Владимир Малов, 2020)
Паутина паука: как плетёт, где она образуется, откуда выходит, роль паутины в жизни паука?
Паутину для пряжи собирают из тенет нефил или разматывают их яйцевые коконы. 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. Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых.
Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки?
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. 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 брюшной полости пауков есть специальные паутинные железы. Их очень много. Протоки этих желез открываются мельчайшими прядильными трубочками на концах шести паутинных бородавок на брюшке паука. У паука-крестовика, например, таких трубочек около 500-550. Паутинные железы вырабатывают жидкое вязкое вещество секрет , состоящее из белка.
Этот секрет обладает способностью мгновенно затвердевать на воздухе. Поэтому, когда белковый секрет паутинных желез выделяется через прядильные трубочки, он застывает в форме тонких нитей. Паук-крестовик со вскрытой брюшной полостью 2.
Рисунок из Nature, 2010 DOI: 10. В спидроине наблюдается высокое содержание остатков аланина и глицина, эти аминокислотные остатки являются причиной исключительной механической прочности волокон паутины. Возглавлявший одну из исследовательских групп Томас Шайбель Thomas Scheibel из Университета Байройт Германия отмечает, что исследователи достаточно быстро пришли к выводу о том, что аланин и глицин, а также другие основные структурные элементы спидроина не могут контролировать образование волокон паутины из белкового раствора. Для того чтобы ответить на вопрос о механизме образования волокон, исследователи решили обратить пристальное внимание на концевые домены белка паутины уже сравнительно давно известно, что концевые домены белка контролируют самоорганизацию других белков, как, например, коллагена.
Предварительные эксперименты демонстрировали, что концевые домены оказывают влияние и на образование волокон спидроина, однако точный механизм образования волокон до настоящего времени так и не был установлен. Различные концевые домены спидроина оказывают различные эффекты.
Новый материал биосовместимый и биоразлагаемый: швы безвредно разрушаются сами.
Чтобы создать новый материал, ученые смешали натуральный паутинный шелк с веществом, правильным образом модифицирующим поверхность углеродных точек. Потом ее промыли. Обычно, когда мы облучаем наш материал синим светом, он становится красным.
Новости отрасли
В сплетенную сеть попадают насекомые, которые составляют основной рацион питания паукообразных. Но паутина — это не только средство для ловли добычи. В жизни пауков она выполняет множество самых разнообразных функций: Создание кокона. Самка сплетает из паутины прочные и удобные коконы, в которые откладывает яйца. После вылупления маленькие паучки проводят в этом коконе первые недели своей жизни, чувствуя себя вполне защищенными от внешней среды и врагов. Паутина позволяет членистоногому укрыться от непогоды, спрятаться от врагов.
В зависимости от видовой принадлежности самка либо самец пользуются нитью паутины для привлечения внимания противоположного пола. Либо самец прикрепляет к сети самки свою нить, сообщая ей о своих намерениях, либо самка выделяет нить, пропитанную феромонами, по которой ее можно легко отыскать. Транспортное средство. Прочная и эластичная структура нити паутины делает ее прекрасным средством передвижения. С ее помощью пауки могут перемещаться между деревьями или кустарниками, и даже перелетать на большие расстояния, зацепившись за паутину, которую несет порыв ветра.
Некоторые виды пауков с помощью паутины склеивают мусор и делают муляж, который выглядит как паук. В случае опасности они дергают за нить, муляж шевелится, хищник отвлекается, а паук успевает покинуть опасное место. У некоторых водных разновидностей пауков в мешке из паутины находится воздух, который позволяет им находиться под водой. Сколько времени паук плетет паутину? Сколько времени понадобится на создание ловчей сети из паутины зависит от размеров и конструкции ловушки, а также погодных условий.
Обычно на создание ажурной западни членистоногое тратит от 30—40 минут до нескольких часов. Большинство разновидностей пауков плетет паутину ежедневно, тратя на это время в дневное или вечернее время в зависимости от образа жизни. Паук, плетущий сеть периодически отдыхает, так как выработка паутины отнимает много энергии. Почему паук не прилипает к своей паутине? Для удачной охоты паук должен иметь возможность быстро и беспрепятственно передвигаться по сплетенной паутине.
И ему это отлично удается. В отличие от своих жертв, охотник не прилипает к нитям и легко перемещается по ним.
В 2019 году был расшифрован геном мадагаскарского паука, плетущего самую прочную паутину в 2 раза прочнее обычной паутины. 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.
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.
Одни виды зависают на прочном паутинном волокне, выжидая жертву, затем набрасываются на нее и быстро опутывают. Другие сидят в норе и ждут, пока завибрируют растянутые неподалеку сигнальные нити. Некоторые плетут сети в виде навеса, располагая их горизонтально. Такая паутина держится на проходящих сквозь нее нитях, зафиксированных сверху и снизу.
Это вещество, которое дает паутине паука повышенную прочность. Состоит из комплекса простых белков альбуминов , d-аланина аминокислота , глютаминовой и аминоуксусной кислот. Клейкость паутине обеспечивает серицин вещество белкового происхождения, шелковый клей. В химический состав паутины также входит нитрат и гидрофосфат калия, обеспечивающие защиту от бактерий и грибков. В зависимости от типа используемых желез паук производит около 7 разновидностей волокон различного химического состава, из чего и сплетает структурные части паутины. Структура нити неоднородна.
Она составлена жесткими белковыми кристаллами, прочно соединенными эластичными связками. По химическому составу и свойствам паутина похожа на шелк тутового шелкопряда, но паучий прочнее. Нить сохраняет прочность при растяжении, не перекручивается даже при длительном вращении. Последнее свойство называется «шарнирность». Солнечный свет, жаркий и сухой воздух ослабляют прочность нити. Роль паутины в жизни паука Паутина — это не только ловчая сеть, которой паук опутывает свою жертву.
Ее роль гораздо важнее. Самки используют ее для привлечения самца, оставляя на нитях феромоны. Самцы аранеоморфных пауков в преддверии брачного периода плетут особую сперматическую сетку, на которую выделяют семенную жидкость для последующего переноса в особый резервуар на передних конечностях-щупальцах педипальпы. Они же являются органом совокупления. Из паутины также ткутся яйцевые коконы. Некоторые из них имеют очень сложную барьерную структуру.
Бактериостатические свойства паутины защищают яйца от воздействия плесневых грибков, бактерий и высыхания.
Объект исследований - паутина
| Как паутина может собирать воду | Для того чтобы самому передвигаться по своей паутине, паук делает и сухие нити, которые тянутся от центра наружу, а между ними находятся нити ловчие. |
| Биологи определили молекулярную структуру паутины | Паук при постройке паутины из желёз выделяет белок который твердеет на воздухе. |
| Паутина — Minecraft Wiki | © Shutterstock Паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад. |
Как паутина может собирать воду
О том, из чего состоит (сделана) паутина, а также какова толщина, прочность и состав нити. Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной. По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной. Среди ученых далеко не новость, что паутина состоит из нановолокон.
Из чего и как пауки плетут свои сети.
- Как пауки делают паутину
- Паутина пауков – для чего и зачем нужна паутина
- Паутиновая рама
- Из Википедии — свободной энциклопедии
Российские учёные создали из паутины и наночастиц материал для хирургических нитей
- Началось массовое производство паутины в промышленности
- Объект исследований - паутина | Нанотехнологии Nanonewsnet
- «Суперсила появится!»: Учёные создали шёлковую синтетическую паутину
- Оглавление:
- Последние новости
Паутина пауков: образование, состав, физические свойства
Начать хотя бы с того, что они приспособились к самым разным условиям обитания — живут на Земле буквально повсюду, от заполярных островов до тропических лесов, и даже на высочайших горных вершинах. Поражают они и своим многообразием: ученым известно свыше тридцати тысяч различных пауков. 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.
Она появляется в виде жидкости, которая на воздухе тут же затвердевает.
Существует несколько разновидностей волокон: липкие, необходимые для ловли добычи; крепкие, поддерживающие перекладины, к которым не прилипают; и для коконов, в которые откладывают яйца. Одни из них мягкие и пушистые, другие — твердые и жесткие. Из чего сделана паутина? Пауки могут плести все эти виды паутины. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. Вначале создается «фундамент» — нижние внешние тяжелые нити, в форме неправильного четырехугольника.
Следующими конструируются спицы колеса, поддерживающие 3—4 витка спирали. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали.
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. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка. Здесь он откладывает яйца и воспитывает малышей, пока они не смогут построить себе дом самостоятельно.
Между прочим, вовсе не все пауки плетут паутину. Некоторые только строят однокомнатный дом в листочке и кусочке коры.
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. Паук использует свои ножки и усики, чтобы распределять и соединять эти нити в сложные капканы или спирали. Процесс плетения паутины уникален для каждого вида пауков и может быть связан с их способностями охотиться или создавать убежища.