В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда. «Искусственная паутина», которую вырабатывают модифицированные с помощью генной инженерии дрожжевые грибы, обладает высокими заживляющими свойствами. Из школьного курса биологии известно, что пауки обладают уникальной способностью делать очень прочную паутину. Паутина, или паучий шелк – это один из изумляющих примеров материалов, создаваемых природой и проявляющих исключительные физические свойства. Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым.
Структура, состав и виды паутины
Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. 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. Человек легко проходит сквозь паутину лишь потому, что каждая нить имеет толщину всего в три тысячных доли миллиметра в диаметре. Металлическая паутина: сделано в Германии О том, что паутина – вещь прочная, знают в наше время все.
Материал прочнее паутины
Нить паутины имеет внутреннее ядро из белка, называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных нановолокон. Это вязкая, сиропообразная жидкость, полимеризующаяся и затвердевающая на воздухе. Гликопротеидные волоконца, диаметр которых может составлять всего несколько нанометров, могут располагаться параллельно оси фиброиновой нити или образовывать спирали вокруг нити. Гликопротеиды — сложные белки, которые содержат углеводы и имеют молекулярную массу от 15 000 до 1 000 000 а. 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.
Фиброин устойчив к действию органических растворителей, разбавленных кислот и щелочей, а также протеолитических ферментов. Его нити обволакиваются другим белком — серицином, который обладает склеивающими свойствами и растворим в воде. Хотя серицина в паутине несколько меньше, чем в шелке, можно ожидать, что время рассасывания паутины в тканях после операции не будет значительно отличаться от шелка. По последним данным американских исследователей, паутинная нить не меняет размера под действием органических веществ и не вызывает реакции отторжения в организме человека. В 1709 г. К тексту доклада были приложены изготовленные из паутины перчатки и чулки. Необычность представленных материалов не позволила провинциальному научному обществу самостоятельно оценить их значение, и потому они были направлены в Парижскую Академию наук, где в то время уже существовала практика экспертных оценок нетривиальных работ. В народной медицине паутину издавна применяют как кровоостанавливающее и ранозаживляющее средство во Франции энтузиасты-медики предпринимали попытки изготавливать кровоостанавливающие салфетки из паутинного «шелка».
Такие нити могут подвергаться рециклингу, имеют малую массу и характеризуются водонепроницаемостью даже несмотря на то, что для них характерна высокая степень обратимого водопоглощения. Пауки не подходят для разведения, а поэтому долгое время такие волокна невозможно было получать в промышленных масштабах. Поэтому с 1980-х годов ученые пытаются интегрировать общие сведения о паутине и использовать их при разведении микроорганизмов, выращиваемых в промышленных масштабах, таких как дрожжи или бактерии. Целью этих работ являлось получение протеинов паутины биотехнологическим способом. Особенно интересным вопросом было то, как пауки плетут свои гнезда, в том числе и для профессора Томаса Шайбеля Thomas Scheibel. Биохимик занялся изучением химических и механических процессов, происходящих при плетении паутины. Специалист захотел найти способ технически скопировать эти процессы и достиг поставленной цели. Через два года ученые расшифровали молекулярную базу производства нитей паутины в фильере.
Он и висит на своей паутине и останавливает целые поезда. Да нет. Ученые, проведя ряд исследований, пришли к выводу, что это вполне реально. В частности Рэнди Льюис, ученый, профессор биологических наук, который уже потратил двадцать пять лет своей жизни на синтезирование белка паутины. Что такое паутина Паутина — это железа, выпускающаяся пауком. 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.
Российские учёные создали из паутины и наночастиц материал для хирургических нитей
- Образование паутины
- Создана искусственная паучья железа: Наука: Наука и техника:
- Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
- Отзывы и комментарии
Из чего сделана паутина? Как она устроена
- Паутина паука: как плетёт, где она образуется, откуда выходит, роль паутины в жизни паука?
- Где образуется и откуда выходит
- Создана искусственная паучья железа: Наука: Наука и техника:
- Новые фермы по массовому производству паутины
- Исследование показало, почему паутина не гниет
- Главные новости
Материал прочнее паутины
| Материал прочнее паутины | Бионическая паутина может найти применение в производстве лёгких и прочных тканей для армирующих сеток и современной одежды. |
| Исследование показало, почему паутина не гниет | Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. |
| Из чего сделана паутина? » Мурзим | Вот точно так же делает паутину паук. |
| Что за заживляющий материал на основе паутины сделали наши учёные? | В природных условиях паутина разлагается чрезвычайно медленно, и до сих пор биологи не понимали, почему так происходит. |
| Началось массовое производство паутины в промышленности | Даже самая толстая паутина у пауков из семейства аргиопид имеет среднюю толщину нити меньше, чем другие типы шелка. |
Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова
Медиаконтент иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы может быть использован только с разрешения правообладателей.
Когда паук выбрасывает спидроин, он твердеет из-за контакта с воздухом и образует нить, из которой потом паук сплетает паутину. Тончайшая паутинка в несколько раз прочнее полимерных нитей, а при этом еще и эластичнее. Такой эффект достигается тем, что ее волокна содержат одновременно как твердые, так и упругие белковые вещества. Образующееся белковое вещество жидкое, но, едва выйдя на воздух, сразу же застывает, превращаясь в тончайшую нить. Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин.
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. Обычно, когда мы облучаем наш материал синим светом, он становится красным.
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. Ученые канадской биотехнологической фирмы «Нексиа» ввели такие гены мышам, затем перешли на коз, и козы стали давать молоко с тем самым белком, который образует нить паутины. Летом 1999 г. Эта порода хороша тем, что потомство становится взрослым уже в трехмесячном возрасте. Фирма пока хранит молчание, как делать нити из молока, но уже зарегистрировала название созданного ею нового материала — «BioSteel» «биосталь». Статья о свойствах «биостали» опубликована в журнале «Science» «Наука», 2002, т. Другим путем пошли немецкие специалисты из Гатерслебена: они ввели гены, подобные паучьим, в растения — картофель и табак. Предполагается, что, когда количества производимого спидроина станут значительными, из него в первую очередь будут делать медицинские бинты. Молоко, полученное от генетически измененных коз, вряд ли можно отличить по вкусу от натурального.
Наука в вопросах и ответах
Паутина позволяет пауку ловить добычу без необходимости тратить энергию на то, чтобы догонять ее, что делает ее эффективным методом сбора пищи. Американские учёные, работающие в Вашингтонском университете, сообщили, что им удалось создать шёлковую синтетическую паутину. Среди ученых далеко не новость, что паутина состоит из нановолокон.
Почему паутина такая липучая
Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату. 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. Мало того, поверхность паутины клейкая (для того чтобы ловить зазевавшуюся добычу), обладает антибактериальными и гипоаллергенными свойствами, а также легко разлагается. Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями. Это вещество помогает паутине противостоять действию грибков и бактерий.
Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы
Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. [Шерил Хаяси, биолог]: «Пауки делают очень много видов паутины! Японские ученые Института физико-химических исследований RIKEN создали устройство, которое прядет паутину, похожую на ту, что вырабатывается из паучьих желез. Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. Генетики выяснили, из чего состоит секрет паутины пауков Caerostris darwini, считающейся самой прочной.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. Главными качествами паутины являются эластичность и прочность, которым в природе нет аналогов. Реклама «Большинство других материалов либо очень прочные, при этом хрупкие, либо у них большая ударная вязкость, но при этом маленькая прочность на разрыв. В паутине сочетаются оба этих свойства.
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. 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.
Он и висит на своей паутине и останавливает целые поезда. Да нет. Ученые, проведя ряд исследований, пришли к выводу, что это вполне реально. В частности Рэнди Льюис, ученый, профессор биологических наук, который уже потратил двадцать пять лет своей жизни на синтезирование белка паутины. Что такое паутина Паутина — это железа, выпускающаяся пауком. 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.
В связи с этим, хотя даже среди наиболее архаичных членистобрюхих пауков есть представители формирующие для охоты сигнальные волокна, считается[кем? В качестве основного довода в пользу этой гипотезы рассматривают исходную приуроченность паутинных бородавок к области половых отверстий. Кроме того, многие пауки оплетают ей стенки норки. Наконец, одними из наиболее экстравагантных применений паутины оказывается формирование страховочных нитей, препятствующих неудачному падению при прыжках, и «парашютов», с помощью которых молодь может распространяться с потоками воздуха. Тарантулы используют паутину для противостояния скольжению по поверхности клейкий материал выделяют прядильные трубки на лапках пауков [3]. Ловчие сети Паук-крестовик в центре своей ловчей сети Некоторые аранеоморфные пауки например, из семейства Uloboridae вплетают в свои ловчие сети хорошо видимые волокна, формирующие рисунок в форме спиралей, зигзагов или крестов.
Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
Паук способен плести паутину благодаря своим спинным железам, в которых производится специальный белковый материал под названием спидроин. заменили на паутину 5 сантиметров нервной ткани на ее задней ноге. Паутина позволяет пауку ловить добычу без необходимости тратить энергию на то, чтобы догонять ее, что делает ее эффективным методом сбора пищи. Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату.