Исследователи из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) изучили механизм, который делает паутину прочнее стали.
Петербургские ученые научились добывать инновационные компоненты для омоложения кожи из паутины
Один из самых крепких материалов в природе – паутина, и ученые уже давно с переменным успехом пытаются воспроизвести ее свойства в лабораторных условиях. Проникая сквозь структуру белка паутины, металл делает каждую нить в 10 раз прочнее. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. ?p=82730 Американский учёный создаёт своеобразную библиотеку паутины. Исследование этого природного материала может помочь усовершенствовать. По прочности паутина близка к нейлону и значительно прочнее сходного с ней по составу секрета насекомых (например, гусениц тутового шелкопряда).
Металлическая паутина: сделано в Германии
Паутина остается на месте благодаря прилипанию к поверхности, и это позволяет пауку успешно поймать свою жертву. Но на этот раз они заинтересовались, каким образом паук делает тонкую нить, на которой висит сам, когда изготовляет паутину. Паук при постройке паутины из желёз выделяет белок который твердеет на воздухе. В природных условиях паутина разлагается чрезвычайно медленно, и до сих пор биологи не понимали, почему так происходит. 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. Паутина удивительно прочна — только недавно люди научились делать нити, прочностью превышающие паутину.
Исследование показало, почему паутина не гниет
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. Отзывы и комментарии.
Вначале создается «фундамент» — нижние внешние тяжелые нити, в форме неправильного четырехугольника. Следующими конструируются спицы колеса, поддерживающие 3—4 витка спирали. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали.
Другой вид паутины называется листовой паутиной. Это плоские воронкообразные или куполообразные поверхности волокон. Паук живет с обратной стороны. Оно находится сверху. Это придает норе удобство, маскируя его под ветки и почву.
Пауки-«волки» строят туннель в земле и соединяют его с волокнами.
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? Почему шелковые парашюты не заменяют этим же материалом? Ответ прост: попробуйте-ка сделать такой материал, какой ежедневно легко производят пауки, — не получится! Ученые разных стран мира долго изучали химический состав паутины восьминогих ткачей, и сегодня картина ее строения раскрыта более или менее полно. 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.
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. Обычно эти полимеры соединяются только более слабыми водородными связями. Паутина не является практичным техническим материалом, но материалы, которые пытаются разработать учёные, представляют собой искусственные волокна, которые имитируют её свойства.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
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. 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.
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.
Ранее с помощью методов генной инженерии были выведены козы, в геном которых встроен ген белка паутины. Молоко этих коз может быть использовано в качестве сырья для получения биостали, для создания сверхлегких бронежилетов, соединительных волокон для хирургии, искусственных сухожилий и микрочипов.
Читайте другие материалы в нашем блоге :.
Альфа-аланин Глютаминовой кислоты В общем, не будучи профессиональным химиком или хотя бы отличником по данной дисциплине, сложно представить себе, что это за вещества. Хотелось бы отметить только то, что они входят в состав некоторых высокопрочных клеев и лакокрасочных покрытий. Также они применяются в текстильной промышленности. Виды волокон Различают также следующие виды волокон: Липкие предназначены для ловли добычи Крепкие поддерживают перекладины, по которым передвигается паук и которые не липнут Для коконов предназначены для яиц.
Биологи определили молекулярную структуру паутины
Пауки могут плести все эти виды паутины. Колесообразная паутина используется только для ловли добычи. В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Оно находится сверху. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой.
В паутинных железах вырабатывает жидкий и вязкий белковый секрет, особенностью которого является способность практически мгновенно затвердевать под воздействием воздуха и превращаться в тонкие длинные нити. Процесс прядения паутины заключается в прижимании паутинных бородавок к субстрату. Первая, незначительная часть выделившегося секрета застывает и надёжно приклеивается к субстрату, после чего паук вытягивает вязкий секрет с помощью задних ног. В процессе удаления паука от места прикрепления паутины, белковый секрет растягивается и быстро затвердевает. На сегодняшний день известно и достаточно хорошо изучено семь разных видов паутинных желез, которыми производятся разные типы нитей. Вернуться к содержанию Состав и свойства паутины Паутина паука является белковым соединением, в состав которого также входят глицин, аланин и серин. Внутренняя часть образуемых нитей представлена жесткими белковыми кристаллами, размер которых не превышает несколько нанометров. Кристаллы объединяются при помощи очень эластичных белковых связок. Необычным свойством паутины является её внутренняя шарнирность. При подвешивании на паутинное волокно, любой предмет можно неограниченное количество раз вращать, без образования перекручивания. Первичные нити переплетаются пауком и становятся более толстым паутинным волокном. Показатели прочности паутины приближены к аналогичным параметрам нейлона, но значительно прочнее, чем секрет тутового шелкопряда. В зависимости от того, с какой целью предполагается использовать паутину, пауком может выделяться не только липкая, но также и сухая нить, толщина которой значительно варьируется. Вернуться к содержанию Функции паутины и ее назначение Паутина используется пауками в самых разных целях. Сотканное из прочной и надёжной паутины убежище позволяет создавать для членистоногих наиболее благоприятные микроклиматические условия, а также служит хорошим укрытием, как от непогоды, так и от многочисленных природных врагов. Многие членистоногие паукообразные способны оплетать своей паутиной стенки своей норки или делать из неё своеобразную дверку в жилище. Некоторые виды используют паутину в виде транспорта, а молодые паучки покидают родительское гнездо на длинных паутинных нитях, которые подхватываются ветром и переносятся на значительные расстояния. Наиболее часто пауки используют паутину для плетения липких ловчих сетей, что позволяет эффективно ловить добычу и обеспечивать членистоногому питание. Не менее известны так называемые яйцевые коконы из паутины, внутри которых появляются молодые паучки.
Протоки этих желез открываются мельчайшими прядильными трубочками на концах шести паутинных бородавок на брюшке паука. У паука-крестовика, например, таких трубочек около 500-550. Паутинные железы вырабатывают жидкое вязкое вещество секрет , состоящее 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-крестовик со вскрытой брюшной полостью 2. Паутинные бородавки паука Паук начинает прясть свою паутину так: он прижимает паутинные бородавки к тому месту, откуда собирается начать плетение паутины. При этом небольшая порция выделившегося секрета, застывая, приклеивается к этому месту.
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. 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.
Ученые узнали секрет прочности паутины черной вдовы
— Вообще, паутина — очень перспективный природный материал — полимер, который сочетает в себе превосходные механические и биологические свойства. В лаборатории ученым удалось не просто заставить бактерии производить паутину, но и сделать эту паутину прочнее. Вот точно так же делает паутину паук. Генетики выяснили, из чего состоит секрет паутины пауков Caerostris darwini, считающейся самой прочной. Паутина, вязкое выделение паутинных желёз некоторых паукообразных, застывающее на воздухе в виде нитей. Результаты экспериментов показали, что паутину можно использовать в хирургии и в качестве пищевой экоупаковки.
Материал прочнее паутины
По мнению ученых, именно PPII helix подвергается внутримолекулярным взаимодействиям, из-за которых паутина моментально становится прочной. Среди ученых далеко не новость, что паутина состоит из нановолокон. Образование паутины Выделяя паутину, паук вытягивает вязкий секрет из паутинных трубочек при помощи задних ног, но чаще просто прижимает паутинные бородавки к субстрату.
Петербургские учёные создали материал для имплантологии из паутины
В последнюю очередь появляются густо заполняющие пустое пространство липкие спирали. Другой вид паутины называется листовой паутиной. Это плоские воронкообразные или куполообразные поверхности волокон. Паук живет с обратной стороны. Оно находится сверху.
Это придает норе удобство, маскируя его под ветки и почву. Пауки-«волки» строят туннель в земле и соединяют его с волокнами. Европейские водяные пауки строят колоколообразные дома прямо под водой. Паук заполняет его воздухом, принося с поверхности с волосками брюшка.
Как пауки делают паутину Пауки создают паутину, понижая кислотность в растворе с паутинными белками. Паутина давно интригует исследователей своими уникальными характеристиками: при необычайной растяжимости и лёгкости она ещё и необычайно прочна. Если сравнивать паутинную нить со стальной проволокой такого же диаметра, то они выдержат примерно одинаковый вес. Но паутина в шесть раз легче, а значит, в шесть раз прочнее. Но едва ли не большая загадка — это как пауки её делают. Известно, что паутина состоит из белков, называемых спидроинами, которые изначально находятся в растворе, а потом как-то превращаются в твёрдую нить. Превращение происходит опять же в водном растворе то есть белки не обезвоживаются , при обычной температуре и при том довольно быстро. Что же заставляет растворённые паутинные белки превращаться в твёрдую и гибкую нить?
Галле, Германия, направляли лучи ионизированных соединений металла на шёлковые нити паука-кругопряда Araneus diatematus с помощью технологии атомно-слоевой эпитаксии ALD. Каждое шёлковое волокно покрывалось тонким слоем оксида металла, некоторые ионы металла проникали сквозь волокно. Учёные пробовали цинк, алюминий и соединения титана, каждый из которых улучшил механические свойства шёлка. Кроме того, волокна стали более эластичными, повысилась их тягучесть.
Правда и с геномным редактором пришлось немало поработать. Ввести в геном бактерии полный ген, отвечающий за производство паутины, не удалось, и ученым пришлось «разрубить» этот ген на несколько частей и ввести его по кусочкам. Затем этот разделенный ген собрался уже непосредственно в геноме бактерии и изменил ее свойства и возможности.
Как паук плетет паутину, состав паутины паука
Самцы пауков-крестовиков ловко присоединяют свои горизонтальные паутины к радиально расположенным нитям ловчих сетей, сделанных самками. Ученые отметили, что в химическом составе паутины есть глобулярные клубочки, которые богаты аминокислотами. В будущем учёные хотят заменить паутину на более доступный материал — фиброин шелкопряда. Нить паутины имеет внутреннее ядро из белка, называемого фиброином, и окружающие это ядро концентрические слои гликопротеидных нановолокон.
Из чего сделана паутина?
| Материал прочнее паутины | В итоге специалисты пришли к выводу, что содержащийся в паутине азот делает её неудобной пищей для бактерий. |
| Материал прочнее паутины | Видео: Из чего сделана паутина? Видео: Что будет, если угодить в самую большую паутину в мире 2024, Марш. |
| Российские ученые сделали из паутины нити для медицинских швов | Если большинство пауков прядет цилиндрические нити, то паутина этих по факту плоская, как лента — это облегчило исследование под мощным микроскопом. |
| Из чего сделана паутина?. Все обо всем. Том 1 | Учёный сделал паутину Спайдермена всего из четырёх ингредиентов. |