Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации. Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. 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.
Новые фермы по массовому производству паутины
- Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
- Как паук плетет паутину, состав паутины паука
- Прочность паутины
- Прочность паутины
Биологи определили молекулярную структуру паутины
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. Лапка паука Это ему удается благодаря нескольким факторам: На лапках паука множество упругих волосков и коготки. Передвигаясь по паутине, членистоногое цепляется коготками, прижимая нить к волоскам. Когда паук поднимает ногу, коготок разжимается, волоски выпрямляются, отталкивая паутину. Кончики ног паука покрыты специальным маслянистым веществом. Хищник передвигается по сухим нитям, которые специально вплетает в сеть для облегчения своего перемещения.
При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к этому месту. Затем паук продолжает вытягивать вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног. Когда он удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто растягивается в быстро затвердевающие нити. Пауки используют паутину для самых разных нужд. В паутинном убежище паук находит благоприятный микроклимат, там же он укрывается от врагов и непогоды. Некоторые пауки оплетают паутиной стенки норки. Из паутины паук плетет липкие ловчие сети для поимки добычи. Яйцевые коконы, в которых развиваются яйца и молодые паучки, тоже делаются из паутины.
Конец будет зафиксирован к опорной нити ближе к ее противоположному концу. Таким образом строится паутиновая рама в форме перевернутого треугольника. Могут быть варианты в виде квадрата или неправильного многоугольника. В плоскости рамы строятся внутренние радиусы от 30 до 50. Паук протягивает их не через единую точку в середине, а крепит к густому паутинному сплетению. По завершении он возвращается в центр и начинает по кругу соединять радиусы временными вспомогательными перемычками провизорная спираль. У временной спирали витков мало, расстояние между ними при приближении к краю рамы увеличивается. Оказавшись на периферии, паук разворачивается и начинает плести уже постоянные перемычки ловчую спираль из клейкой нити , перекусывая временные и скатывая их в комочки. Движение происходит по сужающейся спирали от краев к центру. Расстояние между витками уже одинаковое «спираль Ахимеда». Если подсчитать примерное время, сколько паук плетет паутину, то получится диапазон от 30 минут до часа. По завершении животное протягивает от сети сигнальную нить, за которую держится, выжидая добычу в стороне. Любой предмет, попавший в ловушку, тщательно обследуется, затем либо сбрасывается, либо закручивается в кокон. Сам паук не прилипает к клейким волокнам благодаря особым волоскам на лапах. Не все пауки плетут ловчую сеть. 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.
Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению. Медиаконтент иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы может быть использован только с разрешения правообладателей.
Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
Из чего сделана паутина? Тончайшая паутинка в несколько раз прочнее полимерных нитей, а при этом еще и эластичнее. Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым. Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. Основной материал паутины — это два вида белков: более прочный спидроин I и более упругий спидроин II. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна.
Навигация по записям
- Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
- Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
- Паутина пауков
- Ученые узнали, почему паутина не гниет
Металлическая паутина: сделано в Германии
Паутину способны выделять представители ряда групп паукообразных (пауки, ложноскорпионы, некоторые клещи) и губоногие многоножки. Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки. Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым. Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. В первую очередь специалисты хотели проверить гипотезу о том, что компоненты паутины способны напрямую убивать бактерии.
Как паутина может собирать воду
Дальнейшие эксперименты подтвердили предположение о карбоангидразе как создателе «паутинного» кислотного градиента. В статье в PLoS Biology авторы работы пишут, что кислотность среды по-разному влияла на разные концы молекулы спидроина. Если один из концов полипептидной цепи N-конец в кислой среде слипался с другими N-концами других спидроиновых молекул, и чем выше была кислотность чем ниже рН , тем стабильней была структура N-концов, то другой конец белка С-конец , наоборот, терял стабильность с понижением рН и оставался без какой-либо оформленной структуры до самого последнего момента, когда белок принимал окончательную «паутинную» структуру. То есть на разные участки одной и той же молекулы изменение химической среды действовало по-разному. Но это не всё — С-концевой конец паучьих спидроинов, как оказалось, похож на амилоидные белки, которые образуют белковые отложения в нервных клетках при нейродегенеративных болезнях синдроме Альцгеймера, например. 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.
Видео: Что будет, если угодить в самую большую паутину в мире 2024, Апрель 2024 Автор: Fiona Howard [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-10 06:42 Пауки плетут свои сети из шелка, натурального волокна, состоящего из белка. Шелк паука не только сочетает в себе полезные свойства высокой прочности на растяжение и растяжимости, он сам по себе может быть красивым. Ян говорит: «Шелк - удивительный материал». Может ли паутина удержать человека? Композитный материал в пять раз прочнее паучьего шелка.
Хотя некоторым удается ограничиться незначительным увеличением, для большинства это становится серьезной проблемой. Как сообщает журнал International Immunopharmacology, долгое… Тема дня Среди противников России на Западе очередной раскол, на сей раз по живому. К тем, кто не хочет допус...
Как паук плетет паутину Видите, как сложно? Но это еще не самое удивительное.
Удивительно то, что паутина пауков-крестовиков всегда имеет одну и ту же геометрическую структуру. Первая спираль имеет мало витков и расстояние между ними с каждым кругом увеличивается. В результате у него получается кривая линия. Чтобы малыш понял это название, достаточно сказать ему, что логарифм — это такое слово из математики. Он его будет учить в школе.
А вот витки второй, липкой, спирали расположены между собой всегда на одном и том же расстоянии. Эта спираль называется архимедова, в честь великого древнегреческого ученого Архимеда. Вот какой, оказывается, паук хороший математик! Задание 2. Определяем вид спиралей.
Попросите малыша среди других кривых на рисунке найти все спирали. Какие из них логорифмические, а какие архимедовы? Задание 3. Готовим руку к письму. А теперь предложите малышу самому сплести паутинку.
Но ловчьи сети пауков бывают и другого вида. Например, пауки рода Argiope украшают свои сети зигзагообразными узорами, вплетенными в основные нити паутины. Эти узоры особенно хорошо видны в ультрафиолетовом свете, что привлекает насекомых, так как обычно ультрафиолетовым им видятся всякие сладкие фрукты и т. Паутина Argiope. Фото из Википедии Пауки семейства Dinopidae spinosa плетут маленькую сеточку между своих ног и набрасывают ее на пробегающее под ними насекомое.
Паук Dinopidae spinosa Некоторые виды пауков пристраивают к круглой паутине еще и длинную лестницу. Фото с сайта lifecity. Паук в ловушке-воронке. Фото с сайта macroid. Они размахивают одной из нитей с липкой капелькой на конце и из засады набрасывают ее как аркан на свою жертву.
Норковые пауки прячутся в своей норке, предварительно растянув около нее сигнальные нити.
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
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. Пауки плетут паутину, в которую попадают насекомые и которым выбраться из нее практически невозможно. Даже самая толстая паутина у пауков из семейства аргиопид имеет среднюю толщину нити меньше, чем другие типы шелка. По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами.
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
Если один из концов полипептидной цепи N-конец в кислой среде слипался с другими N-концами других спидроиновых молекул, и чем выше была кислотность чем ниже рН , тем стабильней была структура N-концов, то другой конец белка С-конец , наоборот, терял стабильность с понижением рН и оставался без какой-либо оформленной структуры до самого последнего момента, когда белок принимал окончательную «паутинную» структуру. То есть на разные участки одной и той же молекулы изменение химической среды действовало по-разному. Но это не всё — С-концевой конец паучьих спидроинов, как оказалось, похож на амилоидные белки, которые образуют белковые отложения в нервных клетках при нейродегенеративных болезнях синдроме Альцгеймера, например. 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.
Образцы паутинного шёлка без наноточек слева и с ними справа. NEWS Исследователи уже провели эксперименты в лабораторных условиях. Они нанесли на материал три самых распространённых патогена — кишечную палочку, стафилококк и грибок Candida. После взаимодействия с ними новый материал перестал светиться в синем спектре. Учёные планируют внедрить свою разработку в производство. По их мнению, хирургические нити из нового материала помогут врачам оперативно выявлять появление патогенов на месте раны и вовремя останавливать развитие послеоперационной инфекции. Ошибка в тексте?
Поделиться Репостнуть Твитнуть В петербургском университете ИТМО создали новый флуоресцентный материал для медицинских швов, позволяющий в режиме реального времени отследить заражение ран патогенами. 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.
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 «металлизированной» паутине вместо слабых водородных устанавливаются сильные ковалентные связи, полагают немецкие учёные, что и придаёт дополнительную прочность.
Началось массовое производство паутины в промышленности
Вот точно так же делает паутину паук. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых. Паутина является своеобразным секретом, вырабатываемым паутинными железами. Ранее (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. Даже самая толстая паутина у пауков из семейства аргиопид имеет среднюю толщину нити меньше, чем другие типы шелка. Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах.
Структура, состав и виды паутины
Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации. ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. Паутина, или паучий шелк – это один из изумляющих примеров материалов, создаваемых природой и проявляющих исключительные физические свойства.
Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов
Трудно сказать, насколько этим легендам можно верить, и какую долю в этих тканях на деле составляла паучья нить, но смысл во всём этом есть. В подходящих условиях паутинка может выдержать натяжение, в несколько раз большее, чем максимальное натяжение стальной нити того же диаметра, будучи при том в несколько раз легче. Например, паутинка толщиной в 1 мм должна, по идее, удерживать человека; как тут не порадоваться, что пауки не плетут такой паутины. Эластичность, прочность и лёгкость паутины заставляют многих инженеров мечтать о создании подобного ей синтетического материала — или хотя бы научиться производить натуральную паутину в промышленных масштабах. Более того, такие опыты уже проводятся: выведены козы, в ДНК которых есть гены паучьей паутины, а в молоке оказывается большое количество таких белков — правда, в не сплетённой в нить форме. Теперь группа немецких физиков и химиков из Института физики микроструктур имени Макса Планка показала, что паутину можно сделать ещё крепче и эластичнее. Особая обработка превращает натуральную паутину в супернить, которая прочнее в 5 раз и «растяжимее» втрое. Супернить толщиной в 1 мм сможет выдержать вес более 500 кг, она растягивается в полтора-два раза и обладает почти той же плотностью.
Сейчас ученые находятся в поиске инвестора и планируют уже к лету выйти на отечественный рынок.
Хотя полученный материал не дотягивает по прочности до паутины, его ключевое отличие в других экспериментальных материалов в натуральности и нетоксичности всех его элементов. Кроме того, его можно изготавливать при комнатной температуре. Также новый материал не уступает по упругости амортизирующему шнуру, чем могут похвастаться лишь несколько синтетических аналогов паутины.
Известно, что паутина состоит из белков, называемых спидроинами, которые изначально находятся в растворе, а потом как-то превращаются в твёрдую нить. Превращение происходит опять же в водном растворе то есть белки не обезвоживаются , при обычной температуре и при том довольно быстро. Что же заставляет растворённые паутинные белки превращаться в твёрдую и гибкую нить?
Спидроины — белки довольно крупные, состоящие в среднем из 3 500 аминокислот, большей частью организованных в повторяющиеся последовательности. Наиболее важными для создания паутинной нити являются аминокислоты на концах полипептидной цепи, и у разных пауков концевые последовательности спидроинов сходны между собой. Образуя нить, молекулы белков меняют пространственную структуру.
Происходит это под влиянием градиента рН в паутинных железах пауков: в одном их конце кислотность выше, чем в другом, и в какой-то точке перепад рН заставляет спидроины приобретать особо прочную укладку. Детали процесса попытались выяснить Марлен Андерссон Marlene Andersson и её коллеги из Института сельскохозяйственных наук в Упсале и Каролинского института.