Tanji od paučine, ali jači od čelika. Zagonetke mreže Tanke niti mreže

Mreža je tajna arahnoidnih žlijezda, koja se nedugo nakon izlučivanja smrzava u obliku niti. Po hemijskoj prirodi je protein sličan po sastavu svili insekata.Ovaj protein je obogaćen glicinom, alaninom i serinom. Unutar paukove žlezde postoji u tečnom obliku. Kada se bira niz brojnih predenje cijevi otvor na površini arahnoidne bradavice, dolazi do promjene u strukturi proteina, uslijed čega se stvrdne u obliku tanke niti. Nakon toga, pauk prepliće ove primarne niti u deblje arahnoidno vlakno.

Najpoznatija upotreba mreže od strane pauka je izrada mreža za hvatanje, koje, ovisno o strukturi, mogu potpuno imobilizirati plijen, ometati njegovo kretanje ili samo signalizirati njegovu pojavu. Paukovi uhvaćeni plijen također su često umotani u mrežu.

Pauci pletu mrežu koja igra veoma važnu ulogu u njihovim životima i pronalaze joj razne namene. To su paukove čahure, gdje se iz jaja razvijaju maleni mladunci u toplini i sigurnosti; i užad za spašavanje poput užadi za penjanje koji se pričvršćuju za biljke i sprečavaju pauka da padne na tlo. Od mreže pauci prave gnijezda za zimu i na kraju pletu mreže za zamke.

Pauci mogu vrtiti različite niti za različite svrhe. Ako vam je potreban konac za mrežu za hvatanje, tada je posebne žlijezde smještene pored paučine pokrivaju slojem ljepila. Za premještanje s mjesta na mjesto ili za pričvršćivanje mreže za hvatanje, proizvodi se suhi konac. Druge žlijezde luče tvari od kojih se prede konac kako bi se uvijala čahura. Konac mreže je jači od čelične žice istog prečnika i može se, bez lomljenja, rastegnuti još jednu trećinu svoje dužine.Da ne bi ušao u sopstvenu mrežu za zarobljavanje, pauk stalno proizvodi malo suhe niti. On dobro zna gdje su sigurna područja i, sakrivši se u jednu od njih, strpljivo čeka dok žrtva ne upadne u mrežu. Osim toga, noge pauka izlučuju masnu tvar, zbog koje se ne lijepe za mrežu.

pauk počinje da plete mrežu, bacajući konac u vetar. Svila leti na vjetru i drži se za nešto, kao što je grana drveta, što omogućava pauku da se popne na ovu nit i doda još jednu nit originalnoj kako bi je ojačala. Nakon što je pauk napravio opće konture mreže, prede nit povezujući jednu stranu mreže s drugom. Od centra ove vezne niti pauk počinje da vrti drugu nit, koji će povezati centar mreže sa bočnim navojem.

Tada će pauk staviti mnogo povezujućih suhih niti od rubova mreže duž njegovih radijusa do centra, poput žbica u točku bicikla. Zatim su ove "igle za pletenje" pletene kružnim nitima. Ispada spiralna suha mreža. Zatim se na površinu suhe mreže nanosi ljepljivi konac. Sada se pauk rješava suve mreže - jede je. Oprema za pecanje je gotova, zamke za insekte su spremne.

Spider silk- neobičan materijal. Jedna od njegovih karakteristika,sa neobičnom lakoćom mreže- velika snaga.Sila loma, izražena u kg po 1 mm2, u mreži pauka kreće se od 40 do 261, a kod gusjenice i rajona ne prelazi 43 i 20.Svileni konac kao olovka može zaustaviti Boeing 747.

Još u sedamnaestom veku inženjeri su skrenuli pažnju na mrežu, odnosno na činjenicu da se radi o izuzetno racionalnoj mehaničkoj konstrukciji koja radi na zatezanje na način da su svi niti u najpovoljnijim uslovima u pogledu čvrstoće materijala.

Svako kršenje nervnog sistema pauka odmah se odražava na šaru mreže. Paucima su davane različite supstance i svaki put su tkale svoj poseban uzorak, koji je striktno odgovarao određenoj supstanci.

Ovo otkriće je neočekivano dobro došlo u forenzičkoj nauci. Davanjem pauku kapi krvi osobe za koju se sumnja da je otrovana, po prirodi crteža se može odrediti otrov kojim je osoba otrovana.

Zašto se pauk ne zaplete u svoju mrežu kao što se njegove žrtve u nju? A to se događa zato što pauk uvijek trči samo duž glatkih radijalnih niti, a nikada duž ljepljivih, koncentričnih.

U Španiji je pronađena najstarija fosilna mreža sa prilijepljenim insektima (u komadu ćilibara), čija je starost 110 miliona godina.

Pauci su veoma osetljivi. Njihovo ponašanje može predvidjeti vrijeme. Ako pauci razviju snažnu aktivnost uveče - sačekajte lijepo vrijeme. Ako se to dogodi u jutarnjim satima, vrijeme će biti loše.

Hemijski sastav mreže je blizak svili gusjenica leptira. Od mreže paukova nefila, koji se nalaze na tropskim ostrvima, Kinezi su napravili izdržljivu tkaninu nazvanu "saten istočnog mora". U Evropi se lijepa odjeća šivala sa mreže.

Polinezijski ribari koriste konac zlatnog pauka u obliku kugle kao uže za pecanje.
Neka plemena u Novoj Gvineji koristila su mreže kao šešire za zaštitu glave od kiše.

Težina mreže je takva da kada bi mreža jednom obavila Zemlju oko ekvatora, tada bi njena težina bila samo 450 grama.

Zašto je pauku potrebna mreža?

Većina ljudi misli da pauci koriste samo svilu za predenje svoje mreže. Zapravo, rijetko koja životinja koristi svilu na tako svestran način kao što je pauk, koji od nje pravi kuće, plete "konopce života", "ronilačka zvona", "avione", laso, elastične zamke i dobro poznatu mrežu .

Pauci nisu insekti, već pripadaju klasi pauka. Za razliku od insekata, imaju osam nogu, u većini slučajeva osam očiju, bez krila i tijelo podijeljeno na dva dijela.

Pauci se nalaze u gotovo svim klimatskim uslovima. Mogu trčati po zemlji, penjati se na drveće, pa čak i živjeti u vodi, a za to im je potrebna mreža...

Pauk radi različite vrste svila: ljepljiva svila za mreže koja bi trebala uhvatiti insekte, izdržljiva i neljepljiva svila za mrežne stepenice i posebna svila za čahure.

Čak i mreže koje tkaju pauci imaju potpuno različite oblike. Najčešća je okrugla mreža, ali postoje i četvrtaste mreže, ravne i u obliku lijevka ili kupole. Postoje mreže s poklopcima kako im plijen ne bi pobjegao, neki pauci grade kuću u obliku zvona, koja se nalazi potpuno pod vodom.

Pauk koristi svoju mrežu kada gradi mreže kako bi uhvatio plijen, a zatim za svaki slučaj veže svoj plijen koncem. Također, pauk može bez straha skočiti ili spustiti se uz pomoć svoje niti, trčati duž paučine, kao duž staza. Pa, i nije nevažno, pauci tkaju čahure za svoja jaja od iste svilene niti kako bi zaštitili buduće potomstvo od neočekivanih situacija koje im prijete smrću.

U džunglama Madagaskara živi pauk koji plete mrežu koja se može protezati od jedne do druge strane rijeke ili jezera, a nit koju koristi sastoji se od najjačeg biološkog materijala na svijetu. "Darvinov pauk" koji je otkrio Ingi Agnarsson sa Univerziteta u Portoriku, koji se prvi put susreo s takvim mrežama 2001. godine u nacionalnom parku Ranamophane na Madagaskaru, nije posebno velik, dugačak samo 1,5 inča (sa ispruženim udovima), ali mreža koju on plete - ogroman. Dužina glavnog konca može doseći 80 stopa, a obim mreže je 9 kvadratnih stopa. Elastičnost niti je dvostruko veća od bilo koje druge paukove niti, a s obzirom na činjenicu da je njena vlačna čvrstoća veća od čelika, konac ovog pauka je najčvršći prirodni materijal poznat nauci.

Pauči se izdvajaju od svih insekata sposobnošću tkanja nevjerovatnih uzoraka paučine.
Nezamislivo je kako pauk vrti mrežu. Malo stvorenje stvara velike i jake mreže. Nevjerovatna sposobnost nastala je prije 130 miliona godina.

Nije slučajno da se sve mogućnosti kod životinja pojavljuju i fiksiraju tokom prirodne selekcije. Svaka akcija ima strogo definisanu svrhu.

Pauk vrti mrežu kako bi postigao vitalne ciljeve:

• hvatanje plijena;
• uzgoj;
• jačanje njihovih minkova;
• osiguranje od pada;
• obmana predatora;
• olakšavaju kretanje po površinama.

Red pauka sastoji se od 42 tisuće vrsta, od kojih svaka ima svoje preferencije u korištenju arahnoidne strukture. Za držanje žrtve, rešetku koriste svi predstavnici. Mužjaci - aranemorfi na mreži ostavljaju izlučevine sjemene tekućine. Zatim pauk po mreži hoda skupljajući sekret na organima kopulacije.

Nakon oplodnje, bebe se formiraju u zaštitnoj mrežnoj čahuri. Neke ženke ostavljaju feromone na mreži - supstance koje privlače partnere. Spinneri omotavaju niti oko lišća i grančica. Rezultat su lutke za odvraćanje pažnje predatora. Srebrne ribice koje žive u vodi prave kuće sa zračnim šupljinama.

Veličina mreže ovisi o vrsti pauka. Neki tropski paukovi stvaraju "remek-djela" promjera 2 m, sposobna da drže čak i pticu. Obične paukove mreže su manje.
Zanimljivo je znati koliko pauk plete mrežu. Zoolozi su uspjeli otkriti da se križić za nekoliko sati nosi s poslom. Predstavnicima vrućih zemalja potrebno je nekoliko dana da kreiraju uzorke velikog područja. glavna uloga u tom procesu sprovode posebna tijela.

Struktura paukovih žlijezda

Na trbuhu insekta nalaze se izrasline - arahnoidne bradavice s rupama u obliku cijevi.
Kroz ove kanale iz arahnoidne žlezde izlazi viskozna tečnost. Kada je izložen vazduhu, gel se pretvara u tanka vlakna.

Hemijski sastav mreže

Jedinstvena sposobnost otpuštenog rastvora da se učvrsti objašnjava se strukturnim komponentama.

Sastav tečnosti sadrži visoku koncentraciju proteina koji sadrži sljedeće aminokiseline:

• glicin;
• alanin;
• serine

Kvaternarna struktura proteina, kada se istisne iz kanala, mijenja se na takav način da se kao rezultat formiraju filamenti. Iz filamentoznih formacija naknadno se dobivaju vlakna čija je čvrstoća
4 do 10 puta jači od ljudske kose.,
1,5 - 6 puta jači od čeličnih legura.

Sada postaje jasno kako pauk plete mrežu između drveća. Tanka jaka vlakna se ne lome, lako se sabijaju, rastežu, rotiraju bez uvijanja, povezujući grane u jednu mrežu.

Svrha života pauka je ekstrakcija proteinske hrane. Odgovor na pitanje "Zašto pauci pletu mreže" je očigledan. Prije svega, za lov na insekte. Oni čine mrežu za zamke složenog dizajna. Izgled uzorkovane strukture su različite.

• Najčešće vidimo poligonalne mreže. Ponekad su gotovo okrugle. Tkanje od pauka zahtijeva nevjerovatnu vještinu i strpljenje. Sjedeći na gornjoj grani, formiraju nit koja visi u zraku. Ako budete imali sreće, nit će se brzo uhvatiti za granu pogodno mjesto i pauk, preći će na novu tačku za dalji rad. Ako se konac ni na koji način ne uhvati, pauk ga povlači prema sebi, pojede ga tako da proizvod ne nestane i ponovo započinje proces. Postepeno formirajući okvir, insekt nastavlja da stvara radijalne temelje. Kada su gotovi, jedino što preostaje je napraviti spojne niti između radijusa;
• Predstavnici lijevka imaju drugačiji pristup. Prave lijevak i skrivaju se na dnu. Kada se žrtva približi, pauk iskoči i uvuče ga u lijevak;
• Neki pojedinci formiraju mrežu cik-cak niti. Verovatnoća da žrtva neće izaći iz takvog obrasca je mnogo veća;
• Pauk sa imenom "bola" se ne gnjavi, izvija samo jednu nit, na kojoj je na kraju kap ljepila. Lovac gađa konac u žrtvu, čvrsto ga zalijepi;
• Pauci - ogri bili su još lukaviji. Oni prave malu mrežicu između šapa, a zatim bacaju na željeni predmet.

Dizajni zavise od uslova života insekata, njihove vrste.

Zaključak

Nakon što smo saznali kako pauk plete mrežu, koje su njegove karakteristike, ostaje da se divimo ovoj kreaciji prirode, da pokušamo stvoriti nešto slično. U nježnim uzorcima pletenih šalova, majstorice kopiraju uzorke. Antene, mreže za ulov ribe i životinja izrađuju se prema sličnim shemama. Do sada, osoba nije bila u stanju da u potpunosti simulira proces.

Video: Pauk plete mrežu

Svako može lako obrisati paučinu koja visi između grana drveta ili ispod plafona u krajnjem uglu sobe. Ali malo ljudi zna da ako mreža ima promjer od 1 mm, onda može izdržati opterećenje od približno 200 kg. Čelična žica istog promjera može izdržati znatno manje: 30-100 kg, ovisno o vrsti čelika. Zašto web ima tako izuzetna svojstva?

Neki pauci predu do sedam vrsta niti, od kojih svaka ima svoju svrhu. Konci se mogu koristiti ne samo za hvatanje plijena, već i za izgradnju čahure i padobranstvo (leteći na vjetru, pauci mogu pobjeći od iznenadne prijetnje, a mladi pauci se na taj način naseljavaju na novim teritorijama). Svaku vrstu mreže proizvode posebne žlijezde.

Mreža koja se koristi za hvatanje plijena sastoji se od nekoliko vrsta niti (slika 1): okvirne, radijalne, hvatačke i pomoćne. Most Interest naučnici se nazivaju niti trupa: ima i visoku čvrstoću i visoku elastičnost - ova kombinacija svojstava je jedinstvena. Krajnji stres pri prekidu niti skeleta pauka Araneus diadematus je 1,1–2,7. Za poređenje: vlačna čvrstoća čelika je 0,4–1,5 GPa, a ljudske kose 0,25 GPa. U isto vrijeme, nit trupa se može rastegnuti za 30-35%, a većina metala može izdržati deformaciju ne više od 10-20%.

Zamislite letećeg insekta koji udari u rastegnutu mrežu. U tom slučaju, nit se mora rastegnuti tako da se kinetička energija letećeg insekta pretvori u toplinu. Ako bi mreža primljenu energiju pohranila u obliku energije elastične deformacije, tada bi se insekt odbio od mreže kao od trampolina. Važno svojstvo mreže je da oslobađa veoma veliku količinu toplote tokom brzog istezanja i naknadnog skupljanja: energija koja se oslobađa po jedinici zapremine je više od 150 MJ / m 3 (čelik oslobađa - 6 MJ / m 3). Ovo omogućava mreži da efikasno rasprši energiju udara i da se ne rasteže previše kada je žrtva udarena. Paukove mreže ili polimeri sa sličnim svojstvima mogu biti idealni materijali za lagane pancire.

AT narodne medicine postoji takav recept: na ranu ili ogrebotinu, kako biste zaustavili krv, možete pričvrstiti mrežu, pažljivo je očistiti od insekata i malih grančica zaglavljenih u njoj. Ispostavilo se da mreža ima hemostatski učinak i ubrzava zacjeljivanje oštećene kože. Hirurzi i transplantolozi bi ga mogli koristiti kao materijal za šivanje, učvršćivanje implantata, pa čak i kao preparat za umjetne organe. Uz pomoć mreže moguće je značajno poboljšati mehanička svojstva mnogih materijala koji se trenutno koriste u medicini.

Dakle, web je neobičan i vrlo obećavajući materijal. Koji su molekularni mehanizmi odgovorni za njegova izuzetna svojstva?

Navikli smo na činjenicu da su molekuli izuzetno mali objekti. Međutim, to nije uvijek slučaj: oko nas su rasprostranjeni polimeri koji imaju dugačke molekule koje se sastoje od istih ili sličan prijatelj na ostalim linkovima. Svi znaju da su genetske informacije živog organizma zapisane u dugim molekulima DNK. Svi su držali plastične vrećice napravljene od dugo isprepletenih molekula polietilena. Molekuli polimera mogu dostići ogromne veličine.

Na primjer, masa jednog molekula ljudske DNK je oko 1,9·10 12 a.m.u. (međutim, to je oko sto milijardi puta više od mase molekula vode), svaki molekul je dugačak nekoliko centimetara, a ukupna dužina svih molekula ljudske DNK doseže 10 11 km.

Najvažnija klasa prirodnih polimera su proteini, oni se sastoje od jedinica koje se nazivaju aminokiseline. Različiti proteini obavljaju izuzetno različite funkcije u živim organizmima: kontroliraju kemijske reakcije, koriste se kao građevinski materijal, za zaštitu itd.

Kostur mreže sastoji se od dva proteina, koji se nazivaju spidroini 1 i 2 (od engleskog pauk- pauk). Spidroini su dugački molekuli s masama u rasponu od 120.000 do 720.000 amu. Kod različitih paukova, sekvence aminokiselina spidroina mogu se međusobno razlikovati, ali svi spidroini imaju zajedničke karakteristike. Ako mentalno rastegnete dugu molekulu spidroina u ravnu liniju i pogledate redoslijed aminokiselina, ispostavit će se da se sastoji od ponavljajućih dijelova sličnih jedni drugima (slika 2). U molekuli se izmjenjuju dvije vrste mjesta: relativno hidrofilna (ona koja su energetski korisna u kontaktu s molekulima vode) i relativno hidrofobna (ona koja izbjegavaju kontakt s vodom). Na krajevima svakog molekula postoje dva neponavljajuća hidrofilna regiona, dok su hidrofobni regioni sastavljeni od mnogih ponavljanja aminokiseline zvane alanin.

Dugačak molekul (npr. protein, DNK, sintetički polimer) može se predstaviti kao zgužvano zapetljano uže. Nije ga teško rastegnuti, jer se petlje unutar molekula mogu izravnati uz relativno malo napora. Neki polimeri (kao što je guma) se mogu rastegnuti do 500% svoje početne dužine. Dakle, sposobnost mreže (materijala koji se sastoji od dugih molekula) da deformira više od metala nije iznenađujuća.

Odakle dolazi snaga weba?

Da biste ovo razumjeli, važno je pratiti proces formiranja niti. Unutar paukove žlezde, spidroini se akumuliraju kao koncentrirani rastvor. Kada se filament formira, ova otopina izlazi iz žlijezde kroz uski kanal, koji pomaže da se molekuli rastežu i orijentiraju duž smjera istezanja, a odgovarajuće kemijske promjene uzrokuju da se molekuli drže zajedno. Fragmenti molekula, koji se sastoje od alanina, spajaju se i formiraju uređenu strukturu sličnu kristalu (slika 3). Unutar takve strukture, fragmenti su naslagani paralelno jedan s drugim i međusobno povezani vodoničnim vezama. Upravo ovi dijelovi, međusobno povezani, daju snagu vlakna. Tipična veličina tako gusto zbijenih područja molekula je nekoliko nanometara. Hidrofilna područja koja se nalaze oko njih ispadaju nasumično presavijena, slično zgužvanim užadima, mogu se ispraviti i time osigurati rastezanje mreže.

Mnogi kompozitni materijali, kao što je ojačana plastika, izgrađeni su na istom principu kao i konac trupa: u relativno mekoj i pokretnoj matrici, koja omogućava deformaciju, postoje male tvrde površine koje materijal čine čvrstim. Iako naučnici o materijalima već dugo rade s takvim sistemima, kompoziti koje je napravio čovjek tek počinju da se približavaju mreži po svojim svojstvima.

Zanimljivo, kada se mreža smoči, ona se jako skuplja (ovaj fenomen se naziva superkontrakcija). To je zato što molekuli vode prodiru u vlakno i čine neuređene hidrofilne regije pokretljivijim. Ako je mreža rastegnuta i opuštena od insekata, tada se na vlažan ili kišni dan skuplja i istovremeno vraća svoj oblik.

Takođe primećujemo zanimljiva karakteristika formiranje niti. Pauk vuče mrežu pod vlastitom težinom, ali rezultirajuća mreža (promjer niti približno 1-10 mikrona) obično može izdržati masu koja je šest puta veća od mase samog pauka. Međutim, ako se težina pauka poveća okretanjem u centrifugi, on počinje da luči deblju i izdržljiviju, ali manje krutu mrežu.

Kada je u pitanju korištenje weba, postavlja se pitanje kako ga nabaviti u industrijskim količinama. U svijetu postoje instalacije za "muleće" pauke, koji izvlače konce i namotaju ih na posebne kolute. Međutim, ova metoda je neefikasna: da bi se nakupilo 500 g mreže, potrebno je 27 tisuća srednjih pauka. Tu u pomoć priskače bioinženjering. Moderne tehnologije omogućavaju uvođenje gena koji kodiraju mrežne proteine ​​u različite žive organizme, kao što su bakterije ili kvasac. Ovi genetski modificirani organizmi postaju izvori umjetnih mreža. Proteini dobijeni genetskim inženjeringom nazivaju se rekombinantnim. Imajte na umu da su obično rekombinantni spidroini mnogo manji od prirodnih, ali struktura molekula (izmjena hidrofilnih i hidrofobnih područja) ostaje nepromijenjena.

Postoji povjerenje da umjetna mreža po svojim svojstvima neće biti inferiorna od prirodne i da će naći svoju praktičnu primjenu kao izdržljiv i ekološki prihvatljiv materijal. U Rusiji se nekoliko naučnih grupa iz različitih instituta zajednički bavi istraživanjem svojstava weba. Dobijanje rekombinantne mreže vrši se u Državnom istraživačkom institutu za genetiku i selekciju industrijskih mikroorganizama, fizička i hemijska svojstva proteina proučavaju se na Odsjeku za bioinženjering Biološkog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta. M. V. Lomonosova, proizvodi iz web proteina formiraju se u Institutu za bioorgansku hemiju Ruske akademije nauka, a njihovom medicinskom primenom se bavi Institut za transplantologiju i veštačke organe.

U 18. veku, izvesni Bon iz Monpeljea ispleo je sebi par čarapa i rukavica od paučine. Ovo iskustvo korištenja paukove mreže u tekstilne svrhe pokazalo se jedino. Trenutno se mreža koristi samo kao nišana preciznih optičkih instrumenata.

Mreža se sintetizira iz aminokiselina u krvi pauka. To se događa u ćelijama koje se nalaze u zidovima paukovih žlijezda. Mreža se proizvodi u kapljicama; spajaju se u šuplji središnji dio žlijezde. Ova viskozna tekućina je zapravo koncentrirana otopina paučine. Otopina se nakuplja u žlijezdama sve dok pauku ne zatreba mreža i ona se ne izvuče iz kanala paukovih bradavica. Mreža se brzo rasteže u tanku nit i odmah prelazi iz viskoznog stanja u čvrsto.

Supstance koje se mogu uvući u filamente su obično polimeri visoke molekularne težine. Sastoje se od dugih, tankih molekula. Molekuli se uvijaju kada su u rastvoru. Međutim, ako se izvuku iz tanke rupe, otvaraju se i nalaze se duž cijele dužine vlakna. Molekule se drže u ovoj poziciji poprečnim vezama koje se formiraju između susjednih lanaca.

Krećući se, pauk obično tka dvostruku nit - takozvanu viseću nit. Čuva ga od pada i pričvršćen je diskovima za pričvršćivanje kad god pauk treba da se spusti.

Viseći konac je ponekad ojačan sa dva tanja konca. Koriste se i za izradu vanjskog okvira i radijalnih navoja mreže za hvatanje. Drugi glavni dio mreže za hvatanje je spiralni konac; zapravo hvata muhe koje padaju na njega.

Cijela mreža je vrlo ljepljiva i izuzetno elastična. Ljepljiv je zbog mnogih kapljica vrlo viskozne tvari koja oblaže obje paučine i drži ih zajedno. Pri najmanjem kontaktu s viskoznom niti, muva se zalijepi. Konac se može rastegnuti bez prekida, bez obzira koliko je žrtva jaka. To obično dovodi do toga da se muva zaplete i u susjedne ljepljive niti. Držeći muhu, pauk je okreće čeljustima, noktima na nogama i prednjim nogama, dok zadnje noge vuku mrežu iz paukovih bradavica. Muva se tako nađe u paučinom "zavoju", a pauk često odnese žrtvu u svoje sklonište, gdje će je ili odmah pojesti ili će biti obješena "u rezervi".

Postoji još jedna mreža; koristi se za pravljenje čahure. Ova nit obavija pauka oko jaja položenih u jesen. Čahura štiti jaja od lošeg vremena i napada raznih grabežljivaca.

Mreža se sastoji od proteina. Poznato je da proteini igraju bitnu ulogu u strukturi i funkciji svih živih organizama. Sastoje se od miozina u mišićima, kolagena u vezivnom tkivu, hemoglobina u krvi, kao i enzima koji kontrolišu sve hemijske reakcije u živom organizmu.

Proteini su velike molekule izgrađene od dvadeset različitih aminokiselina. Molekul proteina mreže može se sastojati od jednog ili više lanaca povezanih na jednoj ili više lokacija. Snažne unakrsne veze formira aminokiselina cistin, koja može da se "prilijepi" za dva različita lanca. Cistin također može formirati vezu između različitih dijelova istog lanca, formirajući petlje.

Dvadeset aminokiselina može formirati ogroman broj različitih proteina. Jedan od glavnih ciljeva kojima teže proteinski hemičari je da odrede broj aminokiselina u proteinu i njihov relativni položaj.

Da bi se odredio sastav aminokiselina, razlaže se na sastavne aminokiseline kuhanjem u hlorovodoničnoj kiselini. Zatim se sve komponente izoluju iz mješavine aminokiselina. Prije 25 godina to je bila prilično komplikovana procedura, zahtijevala je mnogo materijala i vremena, a osim toga nije uvijek davala tačne rezultate. Trenutno se kompletna analiza aminokiselina može izvršiti na nekoliko miligrama materijala u jednom danu. Naučnici su kreirali aparat u kojem se mješavina aminokiselina prvo razlaže na komponente, a zatim se njihov broj automatski bilježi i bilježi u obliku grafikona.

Ove analitičke metode su primijenjene u analizi većeg broja paučina. Velika je razlika u sastavu čahura i visećeg konca. Glavne aminokiseline prve su alanin i serin, druge su glicin i alanin. Više od polovine proteina u svakom slučaju čine samo dvije aminokiseline, iako su u njima prisutne mnoge druge aminokiseline. Najviše u mreži aminokiselina sa vrlo kratkim bočnim lancima.

Veoma je važno znati kako su aminokiseline raspoređene u proteinu. Ali to još uvijek ne omogućava da se objasne sva svojstva vlakana. Ova svojstva u velikoj mjeri zavise od toga kako su lanci raspoređeni jedan u odnosu na drugi.

Godine 1913. Otac i sin Braggy su pokazali da kristal bilo koje supstance rotirane u rendgenskim zracima reflektuje ih pod određenim specifičnim uglovima, budući da se sastoji od uređenih atoma koji formiraju ravni refleksije. Iste godine dvojica Japanaca - Nikishava i Ono - otkrili su da mnoga vlakna za koja se pretpostavljalo da nemaju kristalnu strukturu također daju određene refleksije.

Postojeći rendgenski snimci arahnoidnih filamenata izgledaju neupadljivo u poređenju sa rendgenskim snimcima pravih kristala, ali mogu pružiti značajne informacije o strukturi mreže. Činjenica da takav rendgenski uzorak sadrži mrlje ukazuje na prisustvo kristalnih područja u vlaknima mreže, koja imaju uređen raspored atoma. Zasluge za određivanje strukture ovih kristalnih regija pripadaju prvenstveno profesoru Linusu Paulingu sa Kalifornijskog instituta za tehnologiju i profesoru Warwickeru.

Zahvaljujući ovim studijama, znamo da gotovo sve vrste mreža imaju sličnu strukturu. Približna ideja o tome može se dobiti crtanjem nekoliko jednako udaljenih paralelnih linija na komadu papira, a zatim sakupljanjem ovog lista u nabore pod pravim kutom u odnosu na linije. Linije predstavljaju duge peptidne lance, a mjesta gdje se ukrštaju sa naborima označavaju položaje atoma ugljika od kojih se protežu bočni lanci. Oni idu pod pravim uglom u odnosu na ravan lima.

Sada razmotrite nekoliko sličnih listova zajedno; gustina njihovog "pakovanja" zavisiće od veličine I-grupa. Gotovo sve mreže imaju lance raspoređene na sličan način unutar listova, a razlikuju se samo po udaljenosti između listova: ona se kreće od 3,3 do 15,6 angstroma.

Navoj ispod mreže je dugi, pravilni cilindri gotovo pravilnog kružnog poprečnog presjeka. Jedan od načina da se uporedi finoća vlakana je da se ukaže na težinu određene dužine vlakana. Za mrežu se obično izražava u denijeru - težina u gramima 9 kilometara niti. U ovom mjernom sistemu, konac svilene bube teži 1 den, dok je ljudska kosa teška 40-50 denije. Težina niti paukove čahure je 0,7 denijera, a viseće niti je još manje, 0,07 denijera. Viseći konac isprepleten oko zemaljske kugle na ekvatoru težio bi samo oko 340 grama.

Čvrstoća i vlačna svojstva niti su važne za tekstilnu industriju. Za usporedbu niti različitih debljina, njihova se čvrstoća obično izražava kao vlačna čvrstoća, odnosno u smislu opterećenja na kidanje podijeljeno s denijerom. Vlačna čvrstoća se stoga izražava u gramima po denijeru. Prosječna otpornost na kidanje čahura je 2,2 g/deniju, a visilice 7,8 g/deniju. Izduženje do vremena rupture dostiže 46%, odnosno 31%.

Za razliku od visećeg konca, čahura nit je relativno krhka, a to je zbog svoje namjene. Ona ne mora izdržati velike stresove, njen zadatak je da stvara zaštitna školjka za čahura jaja. Da bi to učinio, pauk tka šestoslojnu pređu od kovrčave niti. Svaka nit čahure sastoji se od šest paučinih mreža. Ova mrežna školjka podsjeća na glomaznu pređu koja je razvijena u poslednjih godina za proizvodnju elastične trikotaže od umjetnih vlakana.

Spiralni navoj mreže za hvatanje, koji formira ljepljivu zamku, vrlo je elastičan. Njegovo širenje i skupljanje su potpuno reverzibilne i po tom pitanju podsjeća na gumu.

Jedan od ciljeva industrije sintetičkih materijala je da kupcima pruži materijale sa specifičnim svojstvima. Tkanina za donje rublje, na primjer, mora zadržati toplinu i apsorbirati vlagu, dok je kord za gume potreban vrlo čvrst materijal.

Razvoj umjetnih proteinskih vlakana tek je u povojima, jer još nismo u stanju stvoriti dugačke lance sa složenom strukturom aminokiselina. Možete, međutim, uzeti jednu aminokiselinu i polimerizirati je u dugačke lance, kao što su polialanin ili polialanin i metil glutamag, kako biste iz njih dobili dobra tkiva. Također je moguće dobiti polimere visoke molekularne težine s ponavljajućim nizom dipeptida, na primjer, ... glicin - alanin - glicin - alanin - glicin-alanin ...

Dalje proučavanje različitih vrsta mreža je način koji će nam sigurno pomoći u stvaranju umjetnih proteinskih vlakana.

P. S. O čemu još pričaju britanski naučnici: da će u budućnosti, na osnovu detaljnijeg, molekularnog proučavanja paukove niti i drugih prirodnih materijala, naučnici moći da dobiju razne ultra-korisne stvari za naš svakodnevni život, npr. , težak zadatak
armiranobetonski proizvodi od specijalnih polimera ili tako nešto.

Glupo pitanje na prvi pogled: naravno, čelik! lomi se i pri najmanjem dodiru ruke, a čelični most može izdržati težinu stotina automobila i kamiona koji prolaze preko njega. Ali paukova mreža je sastavljena od neverovatno tankih niti. Da je čelična žica iste zanemarljive debljine, mreža za zarobljavanje od nje ne bi mogla ni da izdrži težinu njenog pauka. A most izgrađen od paukove mreže ne bi se srušio od veće gužve - i bio bi mnogo lakši od čelika. Paukova mreža je jedinstveni materijal koji kombinuje neverovatnu snagu i elastičnost. Čovječanstvo ga do sada nije uspjelo reprodukovati.

Pauci koji tkaju kugle tkaju svoje mreže za hvatanje prema strogo definisanom planu. Prije svega, konstruiraju okvir u obliku latiničnog slova "Y" (1), zatim ga ojačavaju dodatnim nitima i na kraju pletu ljepljivu spiralu za hvatanje insekata.

Paukova mreža nastaje kao rezultat stvrdnjavanja viskozne tekućine koja se oslobađa iz rupa na vrhu paukove mreže.

Zašto se pauk ne zaplete u sopstvenu mrežu?

Paukove mreže su nevjerovatne strukture. Pauku je potrebno nekoliko sati da isplete veliku spiralnu mrežu, a skoro svaki dan se ova zgrada popravlja i ažurira. Uhvaćen u paukovu mrežu, gotovo da nema šanse da se iz nje izvuče. A pauci iz roda Nephila, poznati i kao pauci banane ili džinovskog drveća, pletu ogromne mreže u koje se čak i male ptice mogu zaplesti. Istkana od elastičnih teških svilenkastih niti, takva mreža se ne lomi, već se samo rasteže pod težinom žrtve. Osim toga, niti mreže su prekrivene tankim slojem ljepljive tekućine koja čvrsto drži insekta u mreži. Što se žrtva očajnije bori za svoju slobodu, to se više zapliće u mrežu. Pauk, koji sjedi u središtu mreže, hvata vibracije mreže nogama, puzi do plijena i ubija ga ugrizom helicere. Njegov vlasnik se ne plaši da se zaplete u sopstvenu mrežu: kada je konstruisao mrežu, u nju je postavio „puteve“ od nelepljivih niti. Samo ove staze koristi pauk, trčeći duž svoje mreže za zamke.