Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали. Но на этот раз они заинтересовались, каким образом паук делает тонкую нить, на которой висит сам, когда изготовляет паутину.
Паутина пауков: образование, состав, физические свойства
"Понимание вклада этих концевых белковых групп в прочность волокон паутины позволит нам разрабатывать новые белки и делать из них новые типы волокон. Российские ученые создали материал, который помогает предотвращать бактериальные инфекции после операции. Они объединили паутину и наноматериал — углеродные точки. — Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. Для того чтобы самому передвигаться по своей паутине, паук делает и сухие нити, которые тянутся от центра наружу, а между ними находятся нити ловчие. Как паук делает паутину. Плетение паутины пауком.
Паутина пауков
Внутри такой «бочки» могут находиться небольшие органические молекулы и ионы. По словам ученых, такая структура позволяет формировать из гидрогеля длинные и очень тонкие — до микрона в диаметре — нити. Через примерно полминуты вода испаряется, оставляя крепкое эластичное волокно.
Фото Командой специалистов из британского Института Фрэнсиса Крика и датского Ольборгского университета п... Да, в самое ближайшее время - 44.
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. 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.
С помощью новейших технологий исследователи смогли понять, как именно пауки превращают белки внутри паутинной железы в волокна стальной прочности. Это открытие позволит им синтезировать новые сверхпрочные материалы. Контент недоступен Черная вдова — вид пауков, распространенный в Северной и Южной Америке, но встречается и на других континентах. Взрослый паук окрашен в чёрный цвет. У самок можно заметить красное пятно в виде песочных часов на нижней стороне брюшка.
Как паутина может собирать воду
Прочная и эластичная структура нити паутины делает ее прекрасным средством передвижения. С ее помощью пауки могут перемещаться между деревьями или кустарниками, и даже перелетать на большие расстояния, зацепившись за паутину, которую несет порыв ветра. Некоторые виды пауков с помощью паутины склеивают мусор и делают муляж, который выглядит как паук. В случае опасности они дергают за нить, муляж шевелится, хищник отвлекается, а паук успевает покинуть опасное место. У некоторых водных разновидностей пауков в мешке из паутины находится воздух, который позволяет им находиться под водой. Сколько времени паук плетет паутину? Сколько времени понадобится на создание ловчей сети из паутины зависит от размеров и конструкции ловушки, а также погодных условий. Обычно на создание ажурной западни членистоногое тратит от 30—40 минут до нескольких часов.
Большинство разновидностей пауков плетет паутину ежедневно, тратя на это время в дневное или вечернее время в зависимости от образа жизни. Паук, плетущий сеть периодически отдыхает, так как выработка паутины отнимает много энергии. Почему паук не прилипает к своей паутине? Для удачной охоты паук должен иметь возможность быстро и беспрепятственно передвигаться по сплетенной паутине. И ему это отлично удается. В отличие от своих жертв, охотник не прилипает к нитям и легко перемещается по ним. Лапка паука Это ему удается благодаря нескольким факторам: На лапках паука множество упругих волосков и коготки.
Передвигаясь по паутине, членистоногое цепляется коготками, прижимая нить к волоскам. Когда паук поднимает ногу, коготок разжимается, волоски выпрямляются, отталкивая паутину. Кончики ног паука покрыты специальным маслянистым веществом. Хищник передвигается по сухим нитям, которые специально вплетает в сеть для облегчения своего перемещения. Чаще всего в центре паутины есть безопасный участок, где паук поджидает жертву. Заключение Природа наградила пауков уникальной способностью плести паутину. На протяжении многих лет люди пытаются разгадать секрет прочности этих изящных и на первый взгляд таких ненадежных нитей.
Но в точности воспроизвести состав и технологию воспроизводства ученым не удается и по сей день.
Учёные пробовали цинк, алюминий и соединения титана, каждый из которых улучшил механические свойства шёлка. Кроме того, волокна стали более эластичными, повысилась их тягучесть. 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.
Процесс плетения паутины уникален для каждого вида пауков и может быть связан с их способностями охотиться или создавать убежища. Паутины могут быть разными из-за различий в строении и функциях разных видов пауков. Каждый вид пауков имеет свою специфическую технику плетения паутины, которая определяется их физиологией, поведением и потребностями. Например, пауки-кругопряды плетут сложные и регулярные геометрические паутины, предназначенные для ловли добычи, в то время как пауки-лисицы часто плетут сплошные паутины, которые служат им как укрытия и убежища. Кроме того, пауки могут менять свой стиль плетения в зависимости от внешних условий, таких как наличие добычи или уровень опасности.
Оболочка кокона предохраняет яйца не только от высыхания, от хищников и механических повреждений, но и от губительного действия бактерий и плесневых грибков. Целому ряду семейств, объединяемых в группу Cribellatae и обладающих крибеллум и каламиструм, свойственны особые крибеллярные паутинные железы, которые открываются на крибеллярной пластинке. Последняя в покое лежит на одном, уровне с поверхностью брюшка, но наклоняется в сторону паутинных бородавок во время прядения паутины. Поверхность ее разделена тонкими ребрышками на сотни маленьких площадок, или полей. В середине каждой площадки торчит очень тонкая паутинная трубочка с отверстием протока паутинной железы на вершине рис.
Общее количество крибеллярных паутинных трубочек обычно очень велико и, например, у Dictyna arundlnacea достигает 600, а у Stegodyphus Uneatus — даже 9600. Самцы многих видов, однако, отличаются редукцией крибеллярного аппарата. С каждой трубочкой связана своя маленькая паутинная железа; число крибеллярных желез, таким образом, очень велико. Выделяя крибеллярный шелк, паук энергично расчесывает его каламиструмом одной ноги иногда при помощи другой , совершая ею ряд быстрых повторяющихся движений. Две или четыре осевые нити окружаются довольно широкой слизистой муфтой, или оболочкой.
В нее погружена еще одна закрученная в многочисленные петли нить. Такого рода слизистая паутина образует ловчие сети, которые имеют весьма характерный синеватый оттенок. Uloborus и Hyptiotes строят геометрически правильные тенета см. У других Cribellatae она располагается более или менее неправильно. 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.
Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков
Поэтому мы и видим, как вода цепляется за паутину именно отдельными каплями. Результаты исследований показали, что белок, входящий в состав паутины, делает ее в пять раз прочнее стали и в три раза прочнее кевлара. Да, безусловно, из паутины пауки делают ловчие сети для «охоты» на насекомых. Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц. Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов.
Сверхэластичный и прочный материал: ученые создали аналог паутины, на 98% состоящий из воды
| Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины | Паутина удивительно прочна — только недавно люди научились делать нити, прочностью превышающие паутину. |
| Как пауки делают паутину и как ее используют люди? Наталья Носова | Видео: Из чего сделана паутина? Видео: Что будет, если угодить в самую большую паутину в мире 2024, Марш. |
| Петербургские ученые придумали материал из паутины тигровых пауков - Российская газета | Как паук плетет паутину, этим вопросом часто задаются при виде удивительной ловчей сети. |
Из чего состоит паутина и как пауки плетут свои ловушки?
Различают как пушистые и мягкие, так и жесткие и твердые Известен тот факт, что пауки делают разного рода рисунки в виде спиралей, крестов и т. Но этим занимаются далеко не все пауки, а только некоторые подвиды, так называемые аранеоморфные пауки. Добыча в такие «расписные узоры» попадается чаще. Прядильный аппарат паука На рисунке ниже представлен прядильный аппарат паука-крестовика, на котором наглядно представлено как пауки плетут паутину.
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. 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.
NEWS Ученые химико-биологического кластера петербургского Университета ИТМО разработали гибридный материал с флуоресцентными свойствами из натуральной паутины и наночастиц. Его будут применять при производстве нитей для хирургических швов. Как заверяют исследователи, такие нити превзойдут существующие аналоги по ряду характеристик, а также смогут выявить наличие патогенных микроорганизмов, возникающих после хирургических операций. Об этом пишет RT на русском.
Ученые из Тунхайского университета Тайвань решили выяснить, в чем заключается секрет ловчих сетей пауков. Ранее ученые предполагали, что паутина содержит...
Навигация по записям
- Объект исследований - паутина
- Российские учёные создали из паутины и наночастиц материал для хирургических нитей
- Материал прочнее паутины
- Из чего сделана паутина? Как она устроена - - онлайн журнал
- Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы - Новости
Новости отрасли
Когда паутина уже полностью готова, хищники вовсе стараются ходить только по радиальным нитям. Возможно, именно высокое содержание глициновых остатков во внешних доменах спидроинов (остальные аминокислотные остатки находятся внутри структуры белков паутины) и делает паучий шелк биосовместимым. 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.
Как пауки делают паутину
Ранее бытовало мнение, будто паутина пропитана специальным секретом, который обладает противомикробными свойствами. Это вещество помогает паутине противостоять действию грибков и бактерий. Созданные из нее паутины бывают разных видов и разного назначения, некоторые, например, служат для пауков убежищами.
Почему паутина такая липучая
Это открытие поможет в создании крепких материалов, которые пригодятся в промышленности и медицине. Предлагаемый механизм формирования паутины. 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».
Паутина для ловчих сетей — иного свойства. Выделяя ее, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных бородавок, расположенных на задних сегментах брюшка. Делает он это при помощи задних ног, но чаще просто прижимает бородавки к субстрату. При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к нему. Когда затем животное удаляется от места прикрепления, остальной секрет просто вытягивается в быстро затвердевающие нити. Этим можно воспользоваться, наматывая выделяющуюся пауком паутину на специальное приспособление. Основу паутинного шелка, как и шелка гусениц, составляет не растворяющийся в воде протеид фиброин. Это вязкая сиропообразная жидкость, затвердевающая на воздухе в прочную нерастворимую нить.
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. 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.
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. Ошибка в тексте?
Геномное редактирование
- Что такое паутина
- Российские учёные создали из паутины и наночастиц материал для хирургических нитей
- Чтобы сделать паутину сверхпрочной, просто добавьте титан
- Химический состав
Популярные новости
- Клуб почемучек: Как паук плетет паутину?
- Ученые выяснили, что делает паутину такой крепкой
- Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
- Химический состав
Биологи определили молекулярную структуру паутины
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. Новый материал биосовместимый и биоразлагаемый: швы безвредно разрушаются сами.
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.
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.
Создав первый прототип гаджета, Джей Ти отправился в зал, чтобы испытать его с другом. Приятели устроили настоящий бой, воссоздав драку Спайдермена с условным преступником из Нью-Йорка. Джей Ти устроил настоящий бой К радости блогера, его паутина работала отлично. Она легко цеплялась за предметы в руках соперника и крепко связывала ему ноги. Паутина легко цеплялась за предметы Вторым этапом проверки паутины стали, конечно же, полёты. Джей Ти выбрасывал нить впереди себя, цеплялся за перекладину и спокойно пролетал над матрасами. Полёт на паутине После всех проверок Джей Ти признал, что тест паутины прошёл ещё лучше, чем он рассчитывал. Блогер собирается и в дальнейшем улучшать супергеройский гаджет, так что новое видео не за горами. А полный процесс создания паутины и её испытания можно посмотреть прямо сейчас.