Предполагалось, что белки «ждут» процесса создания паутины в виде «строительных блоков» — сферических мицелл наноразмера. Человек легко проходит сквозь паутину лишь потому, что каждая нить имеет толщину всего в три тысячных доли миллиметра в диаметре.
Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки?
© Shutterstock Паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад. Среди ученых далеко не новость, что паутина состоит из нановолокон. — Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. О том, из чего состоит (сделана) паутина, а также какова толщина, прочность и состав нити. Видео: Из чего сделана паутина? Видео: Что будет, если угодить в самую большую паутину в мире 2024, Марш.
Металлическая паутина: сделано в Германии
Фото Командой специалистов из британского Института Фрэнсиса Крика и датского Ольборгского университета п... Да, в самое ближайшее время - 44.
Таким же образом врачи могут проверять, как проходит заживление ран после операции: если при световом тесте материал сохраняет флуоресцентные способности, всё в порядке, если нет — скорее всего, в тканях идёт воспалительный процесс», — объяснила автор исследования, студентка химико-биологического кластера Университета ИТМО Елизавета Мальцева.
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.
Обсудить Вообще в природе есть большое количество самых разных материалов и существ, способных накапливать воду. Например, это листья некоторых растений, пустынные жуки. Но учёные обнаружили, что сама структура паучьего шёлка также отлично подходит для этих целей. В 2010 году была опубликована в журнале Nature статья, в которой китайские исследователи рассказали, в чём состоит особенность паучьего шёлка. Дело в том, что когда он намокает, то вдоль гладкого волокна шёлка начинают формироваться неровности с грубой структурой.
Рисунок паутины может быть различным не только у разных видов, но и у одного паука в присутствии тех или иных химических веществ, например взрывчатых или наркотических. Пауков даже собирались запустить в космос для исследования влияния микрогравитации на рисунок паутины.
Однако больше всего загадок таило вещество, из которого состоит паутина. Паутина, как наши волосы, шерсть животных, нити шелковичных червей, состоит в основном из белков. Но полипептидные цепи в каждой паутинной нити переплетены столь необычным образом, что обрели почти рекордную прочность. Одиночная нить, производимая пауком, столь же прочна, как стальная проволока равного диаметра. Канат, сплетенный из паутины, толщиной всего примерно с карандаш, мог бы удержать на месте бульдозер, танк и даже такой мощный аэробус, как «Боинг-747». Но плотность стали в шесть раз больше, чем паутины. Известно, сколь высока прочность шелковых нитей.
Классическим примером служит наблюдение, сделанное аризонским врачом еще в 1881 г. На глазах этого врача произошла перестрелка, в которой один из стрелявших был убит. Две пули попали в грудь и прошли навылет. При этом с обратной стороны каждой раны торчали кусочки шелкового носового платка. Пули прошли сквозь одежду, мышцы и кости, но не смогли разорвать попавшегося им на пути шелка. Почему же в технике применяют стальные конструкции, а не более легкие и эластичные — из материала, подобного паутине?
Главные новости
- Ученые из университета ИТМО выяснили, что паутина может залечивать раны | 360°
- Паутина | это... Что такое Паутина?
- Отзывы и комментарии
- Из чего и как пауки плетут свои сети.
- Что такое паутина
- Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
Новые фермы по массовому производству паутины
- Виды паутины, описание, химический состав и откуда выходит нить
- Исследователи раскрыли тайну паутины: Новости химии @
- Новые фермы по массовому производству паутины
- Прочность паутины
- Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
- Содержание
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
Образцы паутинного шелка без наноточек слева и с ними справа. 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.
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.
Дело в том, что полученные в результате них продукты не отличались своей долговечностью. Да и с прочностью были значительные проблемы. Сейчас специалистам США удалось определение уникального генетического кода, для того, чтобы разрабатывать синтетическую шёлковую паутину. Для этих целей они, вновь таки, прибегли к особым модифицированным бактериям.
Эта попытка создать искусственную паутину и привела к отличным результатам.
Условия использования информации. Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению.
Новости отрасли
Она состоит из легко усваиваемых природной средой веществ и не вредит этой среде. В этом отношении паутина пока не имеет аналогов, созданных руками человека. Паук может выделять до семи разных по строению и свойствам нитей: одни — для ловчих «сетей», другие — для собственного перемещения, третьи — для сигнализации и т. Почти все эти нити могли бы найти широкое применение в промышленности и быту, если бы удалось наладить их широкое производство. Однако «приручить» пауков, как тутовых шелкопрядов, организовать своеобразные паучьи фермы вряд ли возможно: агрессивные привычки пауков и черты единоличника в их характере вряд ли позволят это сделать.
А для производства всего 1 м ткани из паутины требуется «работа» более 400 пауков. Можно ли воспроизвести химические процессы, проходящие в теле пауков, и скопировать природный материал? Ученые и инженеры уже довольно давно разработали технологию кевлара — арамидного волокна: получаемого в промышленных масштабах и приближающегося по свойствам к паутине. Волокна из кевлара в пять раз слабее паутины, но все же настолько прочны, что их используют для изготовления легких пуленепробиваемых жилетов, защитных шлемов, перчаток, канатов и др.
Но кевлар получают в среде горячих растворов серной кислоты, в то время как пауку требуется обычная температура. Химики пока не знают, как приблизиться к таким условиям. Однако к решению материаловедческой проблемы приблизились биохимики. Сначала были выявлены и расшифрованы паучьи гены, программирующие образование нитей того или иного строения.
Сегодня это касается пауков 14 видов. Затем американские специалисты из нескольких исследовательских центров каждая группа самостоятельно ввели эти гены бактериям, пытаясь получить нужные белки в растворе.
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. Профессор Юнмей Чжэн и её коллеги изготавливают подобные материалы при помощи погружения гладкого искусственного волокна в полимерную жидкость. Эта жидкость затем высыхает таким образом, что на ней образуются выпуклости, подобные тем, которые есть на паутине.
Поэтому ученым пришлось модифицировать гены шелка, введя амилоидные цепочки с высокой склонностью к образованию бета-нанокристаллов. Они создали другие полимерные амилоидные белки из хорошо изученных амилоидных цепочек. Полученные белки имели меньше повторяющихся последовательностей аминокислот, чем у паутины, то есть бактериям было проще их создавать. В итоге получался гибридный амилоидный белок с 128 повторяющимися единицами. Это меньше, чем 192 в предыдущей разработке ученых, но наличие бета-нанокристаллов с лихвой компенсирует этот недостаток высокой прочностью. Показатель предела прочности на разрыв составляет около 1 ГПа, а средняя ударная вязкость — 161 мегаджоуль на м3.
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины 15 марта 2023, 12:05 To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video Фото: unsplash. Сейчас это довольно модная тема, которой занимаются как в России, так и за рубежом.
Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
В зависимости от типа используемых желез паук производит около 7 разновидностей волокон различного химического состава, из чего и сплетает структурные части паутины. Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. заменили на паутину 5 сантиметров нервной ткани на ее задней ноге.
Из чего сделана паутина?
Российские учёные создали из натуральной паутины и наночастиц гибридный материал с флуоресцентными свойствами, который можно использовать при производстве нитей для хирургических швов. Пауки плетут паутину, в которую попадают насекомые и которым выбраться из нее практически невозможно. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. Паутина является своеобразным секретом, вырабатываемым паутинными железами. Генетики выяснили, из чего состоит секрет паутины пауков Caerostris darwini, считающейся самой прочной. 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.
Ученые узнали, почему паутина не гниет
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.
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. Пауки, не делающие тенет правильной геометрической формы, все же прядут клейкие ловчие сети паука. Состав паутиновых нитей Вещество паутины близко к щелку гусениц шелкопрядов тутового, дубового и др. Основу паутинового шелка, как и шелка гусениц, составляет не растворяющийся в воде фиброин. 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.
Оно находится сверху. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка. Между прочим, вовсе не все пауки плетут паутину.
Некоторые только строят однокомнатный дом в листочке и кусочке коры.
Последовательности на втором уровне складываются в нечто вроде «кассет» уникальные варианты мотивов, повторяемых от двух до четырех раз , а на их основе на третьем уровне ученые выделили целые ансамблевые повторы. Такая трехуровневая организация белков паутины с повторяющимися элементами оказывается тесно связанной с функцией разных типов нитей. То есть на первичном уровне все спидроины довольно одинаковы, и это один из их главных признаков. 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.
Новости отрасли
Изучив научную литературу и другие источники информации, я дала такое определение паутине. Паутина - это нити, производимые с помощью прядильного аппарата, который является индивидуальной особенностью пауков. Она представляет собой вязкою жидкость, застывая на воздухе, которая образует длинные тонкие нити, имеющие клейкие пузырьки. Откуда берется паутина?
Итак, разберемся все же, как паук плетет паутину. На брюшке у «ткача» расположены паутинные железы, которые считаются трансформированными рудиментами ног. Ученым известно семь типов паутинных желез, производящих разные виды паутины, однако у одной особи одновременно может быть только от 1 до 4 типов желез.
Внутри тельца вырабатывается особый секрет, который принято называть жидким шелком. На выходе через прядильные трубочки он начинает затвердевать. Одна такая ниточка настолько тонка, что ее трудно разглядеть даже под микроскопом.
Лапами, расположенными ближе к «работающим» в текущий момент железам, паук скручивает несколько ниток в одну паутинку — приблизительно так, как это делали женщины в старину при прядении из кудели. Именно в тот момент, как паук плетет паутину, закладывается основная характеристика будущей паутинки — липкость или повышенная крепость. И каков механизм выбора, ученые пока не выяснили.
Когда первая нить создана ее создателем достаточно длинной, он прекращает прядение. И ловит ветерок. Малейшее шевеление ветра даже от нагретой земли относит паутинку к соседней «опоре», за которую та и цепляется.
Надо сказать, пауки — весьма экономные создания. Оказавшуюся ненужной поврежденную или старую паутину они съедают, пуская «вторсырье» на второй круг использования. А старой она становится довольно быстро, так как паук плетет паутину зачастую каждый день.
Немаловажно наличие специальных чесальных и прядильных инструментов: гребенчатые коготки и ряды щетинок на ногах для расчесывания паутины. Задавая вопрос, зачем пауку паутина, мне все без исключения давали один и тот же ответ: для охоты. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых.
Но этим вовсе не исчерпываются ее функции. Дополнительно она применяется для утепления норок перед зимовкой, защищая их от холода и влаги; для создания коконов, в которых созревает потомство; для защиты от дождя — из нее пауки делают своего рода навесы, предотвращающие попадание воды в «домик»; для путешествий. Некоторые пауки переселяются сами и выпроваживают из лона семьи детей на длинных паутинках, уносимых ветром как на парашюте.
Образование строительного материала. Разные железы образуют несколько типов паутины: сухая и толстая — для передвижения, шелковистая и мягкая — для плетения кокона, тонкая и клейкая — для ловчей спирали. Четвертичная структура белка при выталкивании из протока изменяется таким образом, что в результате формируются нити.
Из нитевидных образований в последствие получаются волокна, прочность которых в 4-10 раз больше прочности человеческого волоса. В 1,5-6 раз прочнее стальных сплавов. В состав жидкости содержится большая концентрация белка, содержащая следующие аминокислоты: глицин, аланин, сирин.
Интересные факты: если нить не зацепляется за ветку, то паук подтягивает её и съедает, чтобы продукт не пропадал. 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! Чаще всего мы видим многоугольные сети иногда они бывают почти круглыми.
Плетение от пауков требует невероятной сноровки и терпения. Сидя на верхней ветке, они формируют нить которая зависает в воздухе. Если повезёт то, нитка быстро зацепится за ветку в подходящем месте и паук, переместится на новую точку для дальнейшей работы.
Ветер- лучший помощник паука в строительстве. Достав тонкую нить из бородавок, паук подставляет её под воздушный поток, который относит застывший шёлк на значительное расстояние. Паутинка легко зацепляется к веткам деревьев, используя её в качестве каната, паук передвигается с места на место.
В структуре паутины прослеживается определённая схема. Её основу составляет каркас из прочных и толстых нитей, расположенных в виде лучей, расходящихся из одной точки. Начиная с внешней части, паук создает круги, постепенно двигаясь к центру.
Между каждым кругом без всяких приспособлений паук выдерживает одинаковое расстояние. Сложность рисунка паутины зависит от вида паукообразных. Многие пауки плетут паутину ежедневно.
Сравнение паутины Существует два типа паутины: плоская и объемная. Первая представляет собой самый распространенный тип с наименьшим количеством нитей, что делает ее малозаметной и не слишком упругой. Объемная же паутина отличается большей запутанностью нитей, благодаря чему она получается невероятно прочной, но и в то же время очень заметной для насекомых.
Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка. Между прочим, вовсе не все пауки плетут паутину. Некоторые только строят однокомнатный дом в листочке и кусочке коры. Авторское право на материал Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!
Нередко извитая крибеллярная нить внутри шнура видна простым глазом Filistata, Zoropsis. Значение ее, вероятно, чисто опорное и сводится к поддерживанию слизистой оболочки — муфты, которая обычно сильно вытянута и имеет цилиндрическую форму. Если бы извитой нити не было, то муфта распалась бы на мелкие капельки. Видимо, слизистые шнуры Cribellatae отвечают клейким спиральным нитям Araneus, усовершенствованием которых они как бы являются. 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.
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.
Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины. Чтобы разобраться, учёные тщательно изучили паутину и в дальнейшем даже создали искусственный аналог, который также обладал выдающимися "самонатягивающимися" свойствами. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. 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 (август 2017-го года) ученым Италии и Великобритании удалось модифицировать паутину, сделав её намного сильнее. Паутина – застывшая жидкость, которую членистоногие вытягивают из концентрированного белкового раствора, образующегося в их особых паутинных железах.