Исследователи исходили из предположения, что паутина, вырабатываемая железами пауков на основе белков и воды, неизбежно будет получать нанотрубки и графен от организма хозяина. Проблема с рекомбинантным волокном паутины в том, что главный компонент натуральных паучьих нитей — бета-нанокристаллы — трудно получить без значительной генной модификации. Из чего сделана паутина? Паутина пауков представляет собой белок, обогащённый глицином, аланином и серином. В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда. 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.
Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
Создатели уверены, что у нового материала огромный потенциал. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Команда профессор Чжана Фучжона из Вашингтонского университета в Сент-Луисе работала с паутиной и раньше. В 2018 году его лаборатория создала бактерии, которые вырабатывали рекомбинантный паучий шелк, который не уступал природным аналогам по всем важным механическим свойствам. Но затем они задумались, нельзя ли синтезировать нечто более прочное. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу Для этого они модифицировали цепочки аминокислот в белке шелка, чтобы добавить ему новые свойства, сохранив при этом некоторые полезные качества, пишет Phys.
При образовании паутины гликопротеидные волоконца соединяются между собой за счет водородных связей, а также связей между СО- и NН-группами, причем значительная доля связей образуется в паутинных железах паукообразных. Молекулы гликопротеидов могут образовывать жидкие кристаллы со стержневидными фрагментами, которые укладываются параллельно друг другу, что придает структуре прочность твердого тела при сохранении способности течь подобно жидкости.
В паутине содержатся и неорганические вещества — гидрофосфат калия и нитрат калия. Их функции сводятся к защите паутины от грибков и бактерий и, вероятно, созданию условий для образования самой нити в железах. Отличительная особенность паутины — экологичность. 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.
Если говорить очень обобщенно и образно, то паук делает паутину также как делают сахарную вату. В брюшке членистоногого собирается секрет, который образуется во внутренних паутинных железах.
Есть 6 типов паучьих желез, в которых производятся нити, предназначенные для различных целей, например, для создания кокона, для плетения основы сети, для крепления паутины, для покрытия основы. Набор желез у пауков различных видов отличается. Обматывание паутиной жертвы В нижней части брюшка паука находятся паутинные бородавки — подвижные парные выросты, которые у некоторых видов выполняют также функцию органов осязания. Поверхность выростов покрыта мелкими волосками. Это паутинные трубочки, каждая из которых является внутренним протоком железы. Именно из этих трубочек и выходит паутина. Участок, на котором расположены трубочки, называется паутинным полем. Помимо трубочек, паутина выделяется через хитиновые конусы, которые также находятся на поверхности бородавок.
Эти конусы имеют больший диаметр и являются протоками более крупных желез. Выделение паутины контролирует нервная система паука, регулируя липкость, толщину, даже оттенок цвета. Роль и значение паутины в жизни паука Бесспорно, в первую очередь паутина нужна паукам для того, чтобы охотиться. 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.
На основу крепятся радиальные нити, каждый конец которых крепится к опоре в виде ветки дерева, листьев растений и так далее. На радиальные нити паук наносит ловчую спираль, которая является самой липкой частью ловушки. Именно на нее и попадаются жертвы пауков — чтобы добыча не смогла освободиться, хищник быстро к ней прибегает и впрыскивает яд. Эти вещества превращают внутренности попавшихся в сеть насекомых в питательную массу, которую пауки просто всасывают в себя. Строение паутины Как пауки ходят по паутине? Если паук наступит на ловчую сеть, он легко может в ней запутаться. Чтобы этого избежать, членистоногие касаются их только кончиками ног, которые покрыты большим количеством волосков — они уменьшают площадь контакта с клейкими веществами. Вдобавок к этому, конечности пауков обладают определенной долей маслянистости, что препятствует приклеиванию. Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. Пауки не запутываются в паутине, потому что знают, как правильно по ней ходить Как пауки создают сложную структуру паутины?
Содержание
- Из чего и как пауки плетут свои сети.
- Паутина — Minecraft Wiki
- Категории статьи
- Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал
- Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова
В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. Видео: Из чего сделана паутина? Видео: Что будет, если угодить в самую большую паутину в мире 2024, Марш.
Структура, состав и виды паутины
У них и паутинных желез больше, чем у других пауков, поэтому паутинная нить получается… шести разных типов. Комбинируя их, паук и строит свою ловчую сеть, находясь в постоянном движении. Вначале создается основа — тяжелые внешние нити, натянутые между ветками или стволами. Потом намечается центр конструкции, от которого протягиваются «спицы» будущего колеса. И, наконец, появляются клейкие спирали, густо заполняющие всю эту созданную основу. К ним-то и прилипают насекомые, составляющие добычу паука.
Две исследовательские группы, изучавшие белок паутины — спидроин spidroin с различных концов, смогли сложить детали головоломки и определить, как изменения уровня pH, солевого баланса и механические силы совместно контролируют агрегацию молекул спидроина в сверхпрочные волокна паутины. 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.
На самом деле паук притаился где-нибудь по близости и ждёт. Он сразу узнает, когда в сеть попадает добыча. Об этом ему сообщает дрожание сигнальной нити, которая тянется от паутины к месту его засады. Приняв «сигнал», паук тот час устремляется к добыче. Нити смазаны клейким веществом. Паук плетёт паутину для достижения жизненно важных целей: ловли добычи, размножения, укрепления своих норок, страхование при падение, обмана хищников, облегчение передвижения по поверхностям. В брюшной полости пауков есть многочисленные паутинные железы. Их протоки открываются мельчайшими прядильными трубочками, которые находятся на концах шести паутинных бородавок на брюшке паука. У паука-крестовика, например, таких трубочек около 500-550. Паутинные железы вырабатывают жидкий вязкий секрет, состоящий 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 начинает прясть свою паутину так: он прижимает паутинные бородавки к субстрату; при этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к нему. 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. Паутина используется пауками также 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. Внешнее строение паука: 1 — ногощупальце; 2 — нога; 3 — глаз; 4 — головогрудь; 5 — брюшко 3. Виды паутины. Если самих пауков разглядывать неприятно, и многие даже их боятся, то паутина, созданная ими, невольно привлекает внимание и вызывает искреннее восхищение. Она напоминает изящное кружево. 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.
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. Паутинку учёные добыли при помощи паука рода Araneus, наматывая её на медную скрепку. Аранеусы — близкие родственники знакомого нам всем паука-крестовика, в их число входит и он сам. Какой вид аранеусов использовался, не уточняется, но поскольку поймали его физики прямо во дворе своего института в Галле, в центре Европы, вряд ли это был экзотический экземпляр. Полученные от паука нити экспериментаторы поместили в вакуумную камеру.
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
Даже самая толстая паутина у пауков из семейства аргиопид имеет среднюю толщину нити меньше, чем другие типы шелка. Среди ученых далеко не новость, что паутина состоит из нановолокон. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. Итак, пауки производят паутину при помощи специализированных желез в своих животах и используют особые движения своего тела для создания различных типов паутины, которая служит им для построения ловушек, укрытий и перемещения. Паутина удивительно прочна — только недавно люди научились делать нити, прочностью превышающие паутину. Вот точно так же делает паутину паук.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
| Паутина прочнее стали: ученые с помощью генной инженерии получили уникальный материал | Итак, пауки производят паутину при помощи специализированных желез в своих животах и используют особые движения своего тела для создания различных типов паутины, которая служит им для построения ловушек, укрытий и перемещения. |
| Объект исследований - паутина | Нанотехнологии Nanonewsnet | Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. |
| Откуда пауки берут паутину? Как пауки плетут паутину? :: Ответы на вопросы юных почемучек | — Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. |
Новости отрасли
Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки. 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. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. Японские ученые Института физико-химических исследований RIKEN создали устройство, которое прядет паутину, похожую на ту, что вырабатывается из паучьих желез. Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки.
Биологи определили молекулярную структуру паутины
Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Текстура паутины появилась ещё в ранних версиях Survival Test, но не использовалась до Beta 1.5. Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали. © Shutterstock Паутина — уникальный биоматериал, который появился в ходе эволюции более 200 миллионов лет назад.
Металлическая паутина: сделано в Германии
| Биологи определили молекулярную структуру паутины | Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. |
| Из чего сделана паутина? | Сам архитектор-охотник перемещается по своей паутине по расходящимся от центра неклейким нитям. |
Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные?
Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов.