Из чего сделана паутина? Тончайшая паутинка в несколько раз прочнее полимерных нитей, а при этом еще и эластичнее.

Японские ученые Института физико-химических исследований RIKEN создали устройство, которое прядет паутину, похожую на ту, что вырабатывается из паучьих желез.

Ученые узнали, почему паутина не гниет

Прядильный аппарат паука На рисунке ниже представлен прядильный аппарат паука-крестовика, на котором наглядно представлено как пауки плетут паутину. На паутинных бородавках 1 , которые находятся на брюшке снизу расположены трубочки 2 , предназначенные для подачи паутины. Лапки 3 , которых у паука 8 штук плетут поступающую из отверстий жидкость, делая из неё нить. Алгоритм плетения Мы надеемся, что сумели рассказать Вам немного о прочности паутины, а также из чего и как паук ее плетет.

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. Кесслер поясняет, что С-концевые домены образуют димеры за счет дисульфидных мостиков.

Для выяснения особенностей расплетения карбоксильных фрагментов исследователи изучили строение этих доменов в растворе методом ядерного магнитного резонанса.

Каждый из 42 тыс. Природа снабдила этих животных уникальным прядильным аппаратом. Точно воспроизвести его конструкцию и состав выпускаемых нитей ученые не могут до сих пор. Где образуется и откуда выходит Пауки и их паутина — в своем роде уникальное природное явление. Процесс плетения напоминает производство сахарной ваты — заранее смешанный состав вытягивается из узкого отверстия резервуара и застывает на воздухе в виде тонкой нити. Емкостью служит брюшко животного, а материалом — секрет, вырабатываемый его внутренними паутинными железами.

В нижней части тела паука опистоме расположены от 1 до 4 пар наростов — паутинные бородавки. У некоторых видов эти выросты подвижны и одновременно выполняют функцию органа осязания. Это и есть та область, откуда у паука появляется паутина. Часть поверхности бородавок усеяна мелкими волосками — паутинными трубочками. Каждая из них является выходным протоком внутренней железы и состоит из двух частей — толстой базальной, внутренней и тонкой формирующей, концевой. Участок с трубочками называется паутинным полем. Наряду с трубочками в производстве паутины участвуют хитиновые конусы, также расположенные на поверхности бородавок.

В них открываются более крупные железы. Выделение нити контролируется центральной нервной системой паука. Толщина, липкость и даже оттенок могут варьироваться. Для этого в процессе плетения задействуются различные типы желез, например: трубковидные — выпускают нити для яйцевого кокона. У самцов данный тип желез отсутствует; ампуловидные — производят сухие толстые нити для основы сети; грушевидные — прочные тонкие волокна для крепления паутины к основе; дольковидные — двойное шелковое волокно, основа спиральных нитей ловчей сети; древовидные — выделяют клей для покрытия основы, не застывающий при контакте с воздухом. При сильном увеличении на нитях будут заметны капельки — липкий секрет древовидных желез. Именно на них во время дождя концентрируется влага.

У каждой разновидности пауков свой набор желез. Переключение с одной на другую занимает примерно минуту. Паук-крестовик плетет паутину, используя 6 желез.

Вот вам и база для массового производства высокопрочного материала. В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Правда и с геномным редактором пришлось немало поработать.

Началось массовое производство паутины в промышленности

Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал	Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом.
Металлическая паутина: сделано в Германии	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	Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации.

Российские учёные создали из паутины и наночастиц материал для хирургических нитей

Из чего сделана паутина? » Мурзим
Образование паутины
Из чего сделана паутина? Как она устроена
Как пауки делают паутину
Паутина | это... Что такое Паутина?
Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой - новости экологии на ECOportal

Биологи определили молекулярную структуру паутины

Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. Паутина удивительно прочна — только недавно люди научились делать нити, прочностью превышающие паутину. — Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства.

Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды

Фото Командой специалистов из британского Института Фрэнсиса Крика и датского Ольборгского университета п... Да, в самое ближайшее время - 44.

В таком сочетании материал превосходит большинство искусственных волокон, а также естественных, включая нити паука-кругопряда. Более того, ученые убеждены, что запас для увеличения прочности материала еще большой: они работали всего с тремя амилоидными цепочками, а среди тысяч других могут скрываться еще более интересные комбинации. Тайну формирования сверхпрочных нитей из белка раскрыли в 2018 году исследователи из США, наблюдавшие за одним из самых ядовитых пауков — черной вдовой. Их работа открывает дорогу к созданию таких же прочных и легких синтетических материалов. Также по теме.

Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза. В перспективе материал можно будет применять для таргетной доставки лекарств, а также при операциях по восстановлению повреждённой хрящевой и суставной ткани. Специалисты обратили внимание, что паутина идеально подходит на эту роль по своим механическим и физическим свойствам, поскольку имеет высокую биосовместимость и биоразлагаемость. Магнитные наночастицы способны нагреваться и высвобождать лекарственные препараты в зоне повреждения тканей.

Капельки клейкого слизистого секрета на нитях Araneus недолговечны и хуже обеспечивают приклеивание и запутывание добычи. У Cribellatae, напротив, тенета сохраняются очень долго, а клейкость их очень велика. Наблюдая Dictyna uncinata, прядущую ловчие нити, нетрудно убедиться, что осевые нити выделяются паутинными бородавками, а их слизистый клейкий футляр — через крибеллярную пластинку Спасский, 1958. Крибеллярная ловчая пряжа Eresus niger имеет характер клейкого «войлока» розовато-сиреневого цвета Сычевская, 1954. Паутина как средство расселения Употребление паутиновых нитей не ограничивается различными постройками. Первоначально они, несомненно, служили у самок лишь для приготовления кокона, а у самцов для изготовления сперматической сеточки. Оба образования, как мы видели, вполне отвечают друг другу и имеют одну и ту же природу. Все остальные случаи применения паутиновых нитей — вторичного происхождения. Паутиной окутывается добыча всякий раз, когда она поймана, причем это делают даже те виды, которые вообще не строят ни логовищ, ни тенет. Наконец, у многих форм из самых различных семейств паутиновые нити служат аэростатическим средством расселения вида. Совершающие полеты по воздуху молодые паучки, а также взрослые из различных семейств забираются на возвышающиеся предметы и, подняв конец брюшка кверху, выпускают длинную нить, стелющуюся по воздуху рис. При достаточной длине нити, увлекаемой течением воздуха, паучок оставляет субстрат и уносится на нити. Всем известно это явление, особенно бросающееся в глаза в конце лета и в начале осени и характерное для солнечных, ясных и тихих дней «бабьего лета». Особенно эффектны массовые осенние полеты пауков в южнорусских степях. По свидетельству Д. Харитонова 1950 , здесь можно видеть иной раз целые «ковры-самолеты» до 4 и даже до 10 м длиной, плывущие в воздухе и состоящие из многочисленных переплетающихся и перепутанных паутиновых нитей. По воздуху расселяются Linyphiidae, Tetragnathidae, Thomisidae, Lycosidae, Theridiidae и многие другие пауки. В меньшей степени это явление наблюдается весной Erigone, Pachygnatha и др.

Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан

Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова	Основной материал паутины — это два вида белков: более прочный спидроин I и более упругий спидроин II.
Новости отрасли	Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами.
Материал прочнее паутины	Паутина удивительно прочна — только недавно люди научились делать нити, прочностью превышающие паутину.
Паутина — Minecraft Wiki	Паутину для пряжи собирают из тенет нефил или разматывают их яйцевые коконы.
Металлическая паутина: сделано в Германии » Интересные новости	Паутина, или паучий шелк – это один из изумляющих примеров материалов, создаваемых природой и проявляющих исключительные физические свойства.

Паутина паука: как плетёт, где она образуется, откуда выходит, роль паутины в жизни паука?

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.

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. 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.

Условия использования информации.

Было обнаружено, что при переносе белков из раствора хлорида натрия в раствор его фосфата такое изменение среды происходит при переходе спидроина из паутинной железы в прядильную трубочку в белке разрушается два солевых мостика, что позволяет молекулам спидроина изменить взаимное расположение и образовать волокна. 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.

Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды

Созданные здесь бионические наноцеллюлозные волокна в восемь раз более прочные, чем натуральные шелковые паутины пауков-драглайнов. А это «золотой стандарт» прочности для биоматериалов. Удельная прочность нашего материала превосходит удельную прочность металлов, сплавов, керамики и стекловолокна. Даниэль Седерберг, соавтор исследования.

Команда измерила жесткость растяжения материала, что составила 86 гигапаскалей, а его предел прочности на разрыв составляет 1,57 гигапаскаля. Исследователи говорят, что эта техника может быть использована для создания прочных, легких материалов для строительства самолетов, автомобилей, велосипедов, мебели. Или искусственных органов , как сердце, например.

Но в действительности паук — очень удивительное создание и во многих других отношениях. Пауки живут во всех климатических зонах в зависимости от вида, как в воздухе, так и на воде, на земле и в почве. Их размеры колеблются от 8 см до едва различимых. Некоторые виды могут обходиться целый год без воды, а один подвид — большой тарантул — питается птицами и живет около 15 лет. Однако большинство видов живут только один год. Но самое важное — это то, что пауки не являются насекомыми. Они принадлежат к группе, называемой «паукообразные». 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.

Такой паучий шелк стал в 10 раз более прочным, и существенно эластичнее исходного природного материала. Точный механизм полученного эффекта ученым еще не известен. В то же время наиболее вероятным объяснением может служить гипотеза о том, что атомы металла заменяют водородные связи между белками, формируя более прочные взаимодействия в волокнах. Результаты этого исследования, проведенного в Институте Микроструктурной Физики Макса Планка Max Planck Institute of Microstructure Physics, Германия , были благосклонно встречены научным сообществом и опубликованы в журнале Science. Ученые видят высокий потенциал нового метода упрочнения и повышения эластичности как конструкционных, так и биоматериалов.

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. Получить ее в большом объеме естественным путем очень сложно.

Где образуется и откуда выходит

Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы
Содержание
Исследование показало, почему паутина не гниет
Ученые узнали, почему паутина не гниет
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину? -
Исследователи раскрыли тайну паутины: Новости химии @

Структура, состав и виды паутины

Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали. «Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами. Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. О том, из чего состоит (сделана) паутина, а также какова толщина, прочность и состав нити. В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда.

Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды

Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. Результаты экспериментов показали, что паутину можно использовать в хирургии и в качестве пищевой экоупаковки. В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. По прочности паутина близка к нейлону и значительно прочнее сходного с ней по составу секрета насекомых (например, гусениц тутового шелкопряда). Стоит отметить, что большинство паутин строится под покровом ночи, чтобы паутина быстрей переходила из жидкого в твёрдое состояние.