Из школьного курса биологии известно, что пауки обладают уникальной способностью делать очень прочную паутину. Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. В первую очередь специалисты хотели проверить гипотезу о том, что компоненты паутины способны напрямую убивать бактерии. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Как паук делает паутину. Плетение паутины пауком.
Как паук плетет паутину, состав паутины паука
Здравствуйте, дорогие читатели! Есть среди них совершенно безобидные, а есть ядовитые например, живущий у нас в Крыму каракурт. Есть совсем крошечки пауки вида Patu digua — с размером брюшка 0,37 мм, а есть огромные пауки-птицеяды с размером брюшка 9 см, а если с ногами, то и все 20-25 см. Есть неброские: черные или коричневые например, часто живущие в наших домах сенокосцы или пауки-волки , а есть ярко окрашенные — с разноцветными полосками как у Аргиопы Брюнниха или какими-нибудь узорами например, у пауков-крестовиков пятнышки на спинке образуют крест. Большинство видов сухопутные, но есть и живущие под водой водяной паук.
Но всех их объединяет то, что все они без исключения плетут паутину. У любого паука снизу на брюшке есть так называемые паутинные бородавки, из которых выделяется паутинная жидкость. Жидкость быстро застывает на воздухе, превращаясь в прочные нити. Думаю, ваш ребенок когда-нибудь видел, как клеят термоклеем или другим быстро застывающим клеем : как тянется за тюбиком и тут же застывает на воздухе тонкая ниточка.
Вот точно так же делает паутину паук. Но паутина не только липкая, она еще и очень прочная. Ребенку в это трудно поверить — он по опыту знает, как легко порвать паутинку. Но попросите его представить, что если бы мы могли получить паутину такой же толщиной, как проволока, то она бы в два-три раза крепче проволоки!
Задание 1. Что было бы, если… элементы ТРИЗ Пофантазируйте, что бы было, если бы пауки умели прясть такую толстую паутину? Опасная или полезная она была бы для людей? А как бы люди ее могли использовать?
Внешнее строение паука Если вы спросите малыша, зачем пауку нужна паутина, он скорее всего ответит, что паук использует ее для ловли насекомых. Это самое известное назначение паутины. Но знает ли малыш, что паутина нужна паукам еще для очень многих дел? Например, есть виды пауков т.
А уж потом обматывают ее паутиной, чтобы притащить к себе в логовище. Для них паутина — как веревки для связывания. Многие виды пауков устилают паутиной стены и пол своего жилища — для них паутина служит в качестве мягкого ковра. Водяной паук плетет паутину под водой, чтобы она удерживала пузырьки воздуха, которые он собирает под нее, создавая себе запас для дыхания.
Паутина для него одновременно и кладовочка и сеть для своеобразного воздушного шара. Самки пауков плетут из паутины коконы и откладывают в них яйца, из которых потом вылупляются паучата. Для них паутина это колыбелька.
Два солевых мостика способствуют тому, что спидроин принимает конформацию, в которой С-концевой домен белка оказывается в изоляции; эти солевые мостики разрушаются под совместным воздействием механической силы и фосфата натрия.
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.
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. Читайте другие материалы в нашем блоге :.
Чтобы разорвать нить, теперь необходимо было предпринять в десять раз больше усилий в случае с титаном, в девять раз — с алюминием и в пять раз — с цинком. Группа исследователей полагает, что металлы взаимодействуют с белковой структурой паутины, образуя прочные ковалентные поперечные связи между аминокислотными полимерами внутри шёлка. Обычно эти полимеры соединяются только более слабыми водородными связями. Паутина не является практичным техническим материалом, но материалы, которые пытаются разработать учёные, представляют собой искусственные волокна, которые имитируют её свойства.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
| Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы - Новости | Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. |
| Из чего сделана паутина?. Все обо всем. Том 1 | ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. |
| Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова | По прочности паутина близка к нейлону и значительно прочнее сходного с ней по составу секрета насекомых (например, гусениц тутового шелкопряда). |
| Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой | 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. |
| Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные? | В зависимости от типа используемых желез паук производит около 7 разновидностей волокон различного химического состава, из чего и сплетает структурные части паутины. |
Видео: Из чего сделана паутина?
- Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
- Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
- Новые фермы по массовому производству паутины
- Образование паутины
- Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
Как паутина может собирать воду
заменили на паутину 5 сантиметров нервной ткани на ее задней ноге. [Шерил Хаяси, биолог]: «Пауки делают очень много видов паутины! Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. Из школьного курса биологии известно, что пауки обладают уникальной способностью делать очень прочную паутину.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
| Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой - новости экологии на ECOportal | Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов. |
| Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал | Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины. |
| Клуб почемучек: Как паук плетет паутину? | Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. |
| Как паутина может собирать воду | Белки на основе паутины стали основой уникального крема, разработанного российским стартапом, повышает регенеративные свойства кремов 26.02.2023, Sputnik Казахстан. |
| Наука в вопросах и ответах | Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. |
Биологи определили молекулярную структуру паутины
| Исследователи раскрыли тайну паутины: Новости химии @ | Белки на основе паутины стали основой уникального крема, разработанного российским стартапом, повышает регенеративные свойства кремов 26.02.2023, Sputnik Казахстан. |
| Объект исследований - паутина | Нанотехнологии Nanonewsnet | Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. |
| Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов | © Shutterstock Паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад. |
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
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. Пуки используют паутину и для путешествий - из нее маленькие тарзаны плетут страховочные нити, которые защищают от падения при прыжках. В зависимости от цели использования паук может выделять липкую или сухую нить определенной толщины. По химическому составу и физическим свойствам паутина близка к шелку тутовых шелкопрядов и гусениц, только она гораздо прочнее и эластичнее: если нагрузка разрыва для гусеничного шелка составляет 33-43 кг на 1 мм2, то для паутины - от 40 до 261 кг на мм2 в зависимости от вида!
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.
Специалист захотел найти способ технически скопировать эти процессы и достиг поставленной цели. Через два года ученые расшифровали молекулярную базу производства нитей паутины в фильере. В 2011 году ученые наконец смогли продемонстрировать механизмы, за счет которых обеспечивается очень высокая жесткость паутины паука. Первая в мире искусственная паутина была представлена в 2013 году и получила название Biosteel. Волокна Biosteel получаются в результате процесса прядения. Согласно информации AMSilk, такие бионические волокна с высокими эксплуатационными характеристиками являются полностью биоразлагаемыми. Компания отмечает, что, помимо этого, волокна напоминают шерсть тем, что они способны поглощать и передавать влагу, а также обладают антимикробными свойствами. Кроме того, волокна имеют высокую прочность и обладают эудермичными свойствами.
Потом ее промыли. Обычно, когда мы облучаем наш материал синим светом, он становится красным. Но после взаимодействия с патогенами материал перестает светиться. Таким образом врачи смогут проверять, как проходит заживление ран после операции», — объяснила ведущий автор исследования Елизавета Мальцева.
Прочность паутины
- Как паутина может собирать воду
- Видео: Из чего сделана паутина?
- Из чего сделана паутина?
- Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой - новости экологии на ECOportal
- Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
- Последние новости
Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
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. Одновременно удалось выяснить, что в паутинном аппарате по мере приближения к выходу растёт концентрация бикарбонат-ионов остатков угольной кислоты и количество СО2. 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.
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. Биологи искали повторяющиеся домены в структуре протеина и нашли два вида.
Источник: Nature Один из авторов исследования, Нур Алия Октавиани Nur Alia Oktaviani , объяснила процесс работы: «Нам повезло: мы использовали мощные инструменты для анализа белка, перед тем как он перевоплотился в бета-лист. Среди этих инструментов были: спектроскопия ядерного магнитного резонанса, спектроскопия дальнего ультрафиолетового кругового дихроизма и спектроскопия вибрационного кругового дихроизма. Я очень рада, что нам удалось отыскать эту специальную конформацию». Алексей Евглевский.
Металлическая паутина: сделано в Германии --- 27 апреля, 15:57 6 682 О том, что паутина — вещь прочная, знают в наше время все. А вот немецким ученым удалось превратить паутину в настоящую супернить, которая, вдобавок, превосходно растягивается. Они размочили паучью нить и внедрили в неё атомы металлов, которые «склеили» отдельные белки паутины. Говорят также, что стареющей британской королеве Виктории китайское посольство преподнесло целую мантию из такого материала. 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.
Как пауки делают паутину
- Наука в вопросах и ответах
- «Суперсила появится!»: Учёные создали шёлковую синтетическую паутину
- Металлическая паутина: сделано в Германии
- Паутина: гены и перспективы использования в производстве материалов
Откуда пауки берут паутину?
Волокно, которое пауки используют для своей паутины, производится специальными брюшными железами. Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. Исследователи исходили из предположения, что паутина, вырабатываемая железами пауков на основе белков и воды, неизбежно будет получать нанотрубки и графен от организма хозяина. Один из самых крепких материалов в природе – паутина, и ученые уже давно с переменным успехом пытаются воспроизвести ее свойства в лабораторных условиях. Японские ученые Института физико-химических исследований RIKEN создали устройство, которое прядет паутину, похожую на ту, что вырабатывается из паучьих желез. Известно, что паутина прочнее и легче, чем сталь, однако ученые из Института Микроструктурной Физики Макса Планка в Германии еще больше усилили ее.
Объект исследований - паутина
Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. «Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами. Паутину способны выделять представители ряда групп паукообразных (пауки, ложноскорпионы, некоторые клещи) и губоногие многоножки. Текстура паутины появилась ещё в ранних версиях Survival Test, но не использовалась до Beta 1.5. Результаты экспериментов показали, что паутину можно использовать в хирургии и в качестве пищевой экоупаковки.
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. Японские ученые Института физико-химических исследований RIKEN создали устройство, которое прядет паутину, похожую на ту, что вырабатывается из паучьих желез. Один из самых крепких материалов в природе – паутина, и ученые уже давно с переменным успехом пытаются воспроизвести ее свойства в лабораторных условиях.