Örümcek ağlarından daha ince ama çelikten daha güçlü. Web'in bilmeceleri Web'in ince ipleri

Ağ, atıldıktan kısa bir süre sonra iplik şeklinde donan araknoid bezlerinin sırrıdır. Kimyasal yapısı gereği böcek ipeğine benzer bileşimde bir proteindir.Bu protein glisin, alanin ve serin ile zenginleştirilmiştir. Örümcek bezinin içinde sıvı halde bulunur. Çok sayıda arasından seçildiğinde dönen borular yüzeyde açılma araknoid siğiller, proteinin yapısında bir değişiklik var, bunun sonucunda ince bir iplik şeklinde sertleşiyor. Daha sonra, örümcek bu birincil iplikleri daha kalın bir araknoid lifi halinde iç içe geçirir.

Ağın örümcekler tarafından en ünlü kullanımı, yapıya bağlı olarak avı tamamen hareketsiz hale getirebilen, hareketini engelleyebilen veya sadece görünümünü bildirebilen tuzak ağlarının yapımıdır. Yakalanan av örümcekleri de genellikle bir ağa sarılır.

Örümcekler, hayatlarında çok önemli bir rol oynayan bir ağ örerler ve bunun için çeşitli kullanımlar bulurlar. Bunlar, yumurtalardan sıcaklık ve güvenlik içinde minik yavruların geliştiği örümcek kozalarıdır; ve bitkilere bağlanan ve örümceğin yere düşmesini engelleyen tırmanma halatları gibi cankurtaran halatları. Örümcekler ağdan kış için yuva yaparlar ve sonunda tuzak ağları örerler.

Örümcekler farklı amaçlar için farklı iplikler örebilir. Bir yakalama ağı için bir ipliğe ihtiyacınız varsa, örümcek ağlarının yanında bulunan özel bezler onu bir yapışkan tabakası ile kaplar. Bir yerden bir yere hareket etmek veya bir yakalama ağı takmak için kuru bir iplik üretilir. Diğer bezler, bir kozayı bükmek için bir ipliğin büküldüğü maddeleri salgılar. Ağın ipliği aynı çaptaki çelik telden daha güçlüdür ve kopmadan uzunluğunun üçte biri kadar uzayabilir.Örümcek kendi tuzak ağına girmemek için sürekli olarak biraz kuru iplik üretir. Güvenli alanların nerede olduğunu çok iyi biliyor ve bunlardan birinde saklanarak kurbanın ağa düşmesini sabırla bekliyor. Ek olarak, örümceğin bacakları, ağa yapışmadıkları için yağlı bir madde salgılar.

örümcek ağı örmeye başlar, ipliği rüzgara fırlatır. İpek rüzgarda uçar ve bir ağaç dalı gibi bir şeye tutunur, bu da örümceğin bu ipliğe tırmanmasını ve orijinal ipliğe daha güçlü hale getirmek için başka bir ip eklemesini sağlar. Örümcek, ağın genel hatlarını çizdikten sonra, ağın bir tarafını diğerine bağlayan bir iplik örer. Bu bağlantı ipliğinin merkezinden örümcek başka bir iplik döndürmeye başlar, ağın merkezini yan dişe bağlayacak.

Daha sonra örümcek, bir bisiklet tekerleğindeki parmaklıklar gibi, yarıçapı boyunca ağın kenarlarından merkeze çok sayıda bağlantı kuru ipliği koyacaktır. Daha sonra bu "örgü iğneleri" dairesel ipliklerle örülür. Spiral kuru bir ağ ortaya çıkıyor. Daha sonra kuru ağın yüzeyine yapışkan bir iplik uygulanır. Şimdi örümcek kuru ağdan kurtuluyor - onu yiyor. Olta takımı hazır, böcek tuzakları hazır.

örümcek ağı- olağandışı malzeme. özelliklerinden biri,ağın olağandışı hafifliği ile- büyük güç.Örümcek ağında 1 mm2 başına kg olarak ifade edilen kırma kuvveti, sırasıyla 40 ila 261 arasında değişir ve tırtıl ve suni ipekte sırasıyla 43 ve 20'yi geçmez.Kalem inceliğinde bir ipek ipliği Boeing 747'yi durdurabilir.

On yedinci yüzyılda mühendisler, ağa, yani tüm ipliklerin malzeme gücü açısından en uygun koşullarda olacak şekilde gerilimde çalışan son derece rasyonel bir mekanik yapı olduğu gerçeğine dikkat çekti.

Örümceklerin sinir sisteminin herhangi bir ihlali, hemen ağın düzenine yansır. Örümceklere çeşitli maddeler verildi ve her seferinde kesinlikle belirli bir maddeye karşılık gelen kendi özel desenlerini ördüler.

Bu keşif beklenmedik bir şekilde adli bilimlerde işe yaradı. Zehirlendiğinden şüphelenilen bir kişinin kanından bir damla örümceğe verilmesiyle, çizimin doğası, kişinin zehirlendiği zehiri belirleyebilir.

Neden bir örümcek, kurbanları gibi ağına dolanmıyor? Ve bu, örümceğin her zaman yalnızca düz radyal iplikler boyunca ilerlediği ve asla yapışkan, eşmerkezli iplikler boyunca hareket etmediği için olur.

İspanya'da, yaşı 110 milyon yıl olan, yapışan böceklere sahip en eski fosil ağı (bir kehribar parçasında) bulundu.

Örümcekler çok hassastır. Davranışları hava durumunu tahmin edebilir. Örümcekler akşamları kuvvetli aktivite geliştirirse - havanın güzel olmasını bekleyin. Bu sabah olursa, hava sert olacaktır.

Ağın kimyasal bileşimi kelebek tırtılların ipeğine yakındır. Tropik adalarda bulunan nefil örümcek ağından Çinliler, "doğu denizinin saten" adı verilen dayanıklı bir kumaş yaptılar. Avrupa'da internetten güzel giysiler dikilirdi.

Polinezyalı balıkçılar, altın küre ağ örümceğinin ipini olta olarak kullanırlar.
Yeni Gine'deki bazı kabileler, kafalarını yağmurdan korumak için ağları şapka olarak kullandılar.

Ağın ağırlığı öyledir ki, ağ Dünya'yı bir kez ekvator çevresine sarsaydı, ağırlığı sadece 450 gram olurdu.

Bir örümceğin neden bir ağa ihtiyacı var?

Çoğu insan örümceklerin ağlarını örmek için sadece ipek kullandığını düşünür. Aslında, bir hayvan, ipekten evler yapan, "yaşam çizgileri", "dalış çanları", "uçaklar", kement, elastik tuzaklar ve iyi bilinen ağ ören örümcek gibi çok yönlü bir şekilde nadiren kullanır. .

Örümcekler böcek değildir, araknid sınıfına aittir. Böceklerin aksine sekiz bacakları vardır, çoğu durumda sekiz gözleri vardır, kanatları yoktur ve iki parçaya bölünmüş bir vücutları vardır.

Örümcekler hemen hemen her iklimde bulunur. Yerde koşabilir, ağaca tırmanabilir hatta suda yaşayabilirler ve bunun için bir ağa ihtiyaçları var...

Örümcek çalışır farklı şekiller ipekler: böcekleri yakalaması gereken ağlar için yapışkan ipek, ağ basamakları için dayanıklı ve yapışkan olmayan ipek ve kozalar için özel ipek.

Örümceklerin ördüğü ağlar bile tamamen farklı şekillerde gelir. En yaygın olanı yuvarlak bir ağdır, ancak düz ve huni veya kubbe şeklinde kare ağlar da vardır. Avın onlardan kaçmaması için kapaklı ağlar vardır, bazı örümcekler tamamen su altında bulunan bir çan şeklinde bir ev inşa eder.

Örümcek, avını yakalamak için ağ kurarken ağını kullanır, daha sonra her ihtimale karşı avını ipiyle bağlar. Ayrıca, bir örümcek, ipinin yardımıyla korkusuzca atlayabilir veya inebilir, yollar boyunca olduğu gibi örümcek ağları boyunca koşabilir. Ve önemsiz değil, örümcekler, gelecekteki yavrularını ölümlerini tehdit eden beklenmedik durumlardan korumak için yumurtaları için aynı ipek iplikten koza örerler.

Madagaskar ormanlarında bir nehir veya gölün bir tarafından diğerine uzayabilen bir ağ ören bir örümcek yaşar ve kullandığı iplik dünyanın en güçlü biyolojik materyalinden oluşur. Bu tür ağlarla ilk kez 2001 yılında Madagaskar Ranamophane Ulusal Parkı'nda karşılaşan Porto Riko Üniversitesi'nden Ingi Agnarsson tarafından keşfedilen "Darwin Örümcek", özellikle büyük değil, yalnızca 1,5 inç uzunluğunda (uzuvları uzatılmış halde), ancak onun ördüğü bir ağ. - Kocaman. Ana ipliğin uzunluğu 80 fit'e ulaşabilir ve ağın çevresi 9 fit karedir. İpliğin esnekliği, diğer örümcek ipliklerinin iki katıdır ve gerilme mukavemetinin çelikten daha yüksek olduğu gerçeği göz önüne alındığında, bu örümceğin ipliği, bilimde bilinen en güçlü doğal olarak oluşan malzemedir.

Araknidler, harika örümcek ağı desenleri örme yeteneği ile tüm böceklerden sıyrılıyor.
Bir örümceğin bir ağı nasıl ördüğü hayal edilemez. Küçük bir yaratık, büyük ve güçlü ağlar oluşturur. 130 milyon yıl önce inanılmaz bir yetenek oluştu.

Hayvanlarda tüm olasılıkların doğal seleksiyon sırasında ortaya çıkması ve sabitlenmesi tesadüf değildir. Her eylemin kesin olarak tanımlanmış bir amacı vardır.

Örümcek, hayati hedeflere ulaşmak için bir ağ örer:

• av yakalamak;
• üreme;
• vizonlarını güçlendirmek;
• düşme sigortası;
• yırtıcıların aldatması;
• yüzeylerde hareketi kolaylaştırır.

Örümceklerin sırası, her biri araknoid yapının kullanımında kendi tercihlerine sahip olan 42 bin türden oluşur. Kurbanı tutmak için ızgara tüm temsilciler tarafından kullanılır. Erkekler - ızgaradaki aranemorflar, seminal sıvının salgılarını bırakır. Sonra ağdaki örümcek yürür, çiftleşme organlarındaki salgıları toplar.

Döllenmeden sonra bebekler koruyucu bir ağ kozasında oluşur. Bazı dişiler ağda feromonlar bırakır - ortakları çeken maddeler. İplik makineleri, iplikleri yaprakların ve dalların etrafına sarar. Sonuç, avcıların dikkatini dağıtmak için kuklalardır. Suda yaşayan gümüş balığı, hava boşlukları olan evler yapar.

Ağın boyutu örümceğin türüne bağlıdır. Bazı tropikal örümcekler, bir kuşu bile tutabilen 2 m çapında "şaheserler" yaratır. Sıradan örümcek ağları daha küçüktür.
Bir örümceğin ne kadar ağ ördüğünü bilmek ilginçtir. Zoologlar, çapraz parçanın birkaç saat içinde işle başa çıktığını bulmayı başardılar. Sıcak ülkelerin temsilcilerinin geniş bir alanın desenlerini oluşturması birkaç gün sürer. ana rol süreçte özel kuruluşlar tarafından yürütülmektedir.

Örümcek bezlerinin yapısı

Böceğin karnında çıkıntılar vardır - tüp şeklinde delikli araknoid siğiller.
Bu kanallardan araknoid bezden viskoz bir sıvı akar. Havaya maruz kaldığında jel ince liflere dönüşür.

Web'in kimyasal bileşimi

Serbest bırakılan çözeltinin katılaşma konusundaki benzersiz yeteneği, yapısal bileşenlerle açıklanmaktadır.

Sıvının bileşimi, aşağıdaki amino asitleri içeren yüksek konsantrasyonda protein içerir:

• glisin;
• alanin;
• serin

Proteinin kuaterner yapısı, kanaldan dışarı itildiğinde, filamentlerin oluşmasını sağlayacak şekilde değişir. İpliksi oluşumlardan, daha sonra, gücü olan lifler elde edilir.
Bir insan saçının 4 ila 10 katı gücünde.,
Çelik alaşımlardan 1,5 - 6 kat daha güçlüdür.

Şimdi bir örümceğin ağaçlar arasında nasıl ağ ördüğü ortaya çıkıyor. İnce güçlü lifler kırılmaz, kolayca sıkıştırılır, gerilir, bükülmeden döndürülür, dalları tek bir ağa bağlar.

Bir örümceğin yaşamının amacı, proteinli yiyeceklerin çıkarılmasıdır. "Örümcekler neden ağ örer" sorusunun cevabı açıktır. Her şeyden önce, böcekleri avlamak için. Karmaşık tasarımdan oluşan bir tuzak ağı oluştururlar. Dış görünüş desenli yapılar farklıdır.

• Çoğu zaman çokgen ağları görüyoruz. Bazen neredeyse yuvarlaktırlar. Örümceklerden dokuma yapmak inanılmaz beceri ve sabır gerektirir. En üst dalda otururken havada asılı bir iplik oluştururlar. Şanslıysanız, iplik çabucak dalda yakalanır. uygun ortam ve bir örümcek, yeni bir noktaya hareket edecek daha fazla çalışma. İplik herhangi bir şekilde yakalanmazsa, örümcek onu kendine doğru çeker, ürün kaybolmasın diye yer ve işleme tekrar başlar. Yavaş yavaş bir çerçeve oluşturan böcek, radyal temeller oluşturmaya devam eder. Hazır olduklarında geriye sadece yarıçaplar arasında bağlantı dişleri yapmak kalır;
• Huni temsilcilerinin farklı bir yaklaşımı var. Bir huni yaparlar ve altta saklanırlar. Kurban yaklaştığında, örümcek dışarı fırlar ve onu huniye çeker;
• Bazı bireyler bir zikzak iplik ağı oluşturur. Mağdurun böyle bir kalıptan çıkmama olasılığı çok daha fazladır;
• "Bola" adındaki örümcek kendini rahatsız etmez, sonunda bir damla tutkal bulunan sadece bir iplik çıkarır. Avcı ipliği kurbana vurur ve sıkıca yapıştırır;
• Örümcekler - devler daha da kurnazdı. Pençeler arasında küçük bir ağ oluştururlar, ardından istenen nesneye dökülürler.

Tasarımlar böceklerin yaşam koşullarına, türlerine bağlıdır.

Çözüm

Bir örümceğin bir ağı nasıl ördüğünü, özelliklerinin neler olduğunu öğrendikten sonra, doğanın bu yaratılışına hayran kalmaya, benzer bir şey yaratmaya çalışmaya devam ediyor. Örme şalların narin desenlerinde, zanaatkarlar desenleri kopyalar. Antenler, balıkları ve hayvanları yakalamak için ağlar benzer şemalara göre yapılır. Şimdiye kadar, bir kişi süreci tam olarak simüle edemedi.

Video: Örümcek ağ örüyor

Bir ağacın dalları arasında veya odanın uzak köşesindeki tavanın altında asılı olan örümcek ağlarını herkes kolayca süpürebilir. Ancak çok az kişi, ağın 1 mm çapında olması durumunda yaklaşık 200 kg yüke dayanabileceğini biliyor. Aynı çaptaki çelik tel, çelik tipine bağlı olarak önemli ölçüde daha azına dayanabilir: 30–100 kg. Web neden bu kadar istisnai özelliklere sahip?

Bazı örümcekler, her biri kendi amacı olan yedi tür iplik örer. İplikler sadece av yakalamak için değil aynı zamanda koza yapmak ve paraşüt yapmak için de kullanılabilir (rüzgarda uçar, örümcekler ani bir tehditten kaçabilir ve genç örümcekler bu şekilde yeni bölgelere yerleşirler). Her ağ türü özel bezler tarafından üretilir.

Avı yakalamak için kullanılan ağ birkaç tür ipten oluşur (Şekil 1): çerçeve, radyal, tuzak ve yardımcı. En Çok İlgi bilim adamlarına karkas ipliği denir: hem yüksek mukavemete hem de yüksek esnekliğe sahiptir - benzersiz olan bu özelliklerin birleşimidir. Örümceğin iskelet ipliğinin kopmasında nihai stres Araneus diadematus 1.1–2.7'dir. Karşılaştırma için: çeliğin çekme mukavemeti 0,4–1,5 GPa'dır ve insan saçınınki 0,25 GPa'dır. Aynı zamanda, karkas ipliği %30-35 oranında gerilebilir ve çoğu metal deformasyona %10-20'den fazla dayanamaz.

Gerilmiş bir ağa çarpan uçan bir böcek hayal edin. Bu durumda, ağ ipliği, uçan böceğin kinetik enerjisinin ısıya dönüşmesi için gerilmelidir. Ağ, alınan enerjiyi elastik deformasyon enerjisi biçiminde depolasaydı, böcek bir trambolinden fırlamış gibi ağdan sıçrardı. Ağın önemli bir özelliği, hızlı germe ve müteakip büzülme sırasında çok büyük miktarda ısı salmasıdır: birim hacim başına salınan enerji 150 MJ / m3'ten fazladır (çelik salınımları - 6 MJ / m3). Bu, ağın darbe enerjisini etkili bir şekilde dağıtmasını ve kurban vurulduğunda çok fazla gerilmemesini sağlar. Örümcek ağları veya benzer özelliklere sahip polimerler, hafif vücut zırhı için ideal malzemeler olabilir.

AT kocakarı ilacı böyle bir tarif var: bir yara veya sıyrık üzerinde, kanı durdurmak için bir ağ bağlayabilir, içine sıkışmış böceklerden ve küçük dallardan dikkatlice temizleyebilirsiniz. Ağın hemostatik bir etkiye sahip olduğu ve hasarlı cildin iyileşmesini hızlandırdığı ortaya çıktı. Cerrahlar ve transplantologlar bunu dikiş dikmek, implantları güçlendirmek ve hatta yapay organlar için hazırlık yapmak için bir materyal olarak kullanabilirler. Ağın yardımıyla, şu anda tıpta kullanılan birçok malzemenin mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmek mümkündür.

Bu nedenle, web alışılmadık ve çok umut verici bir malzemedir. Olağanüstü özelliklerinden hangi moleküler mekanizmalar sorumludur?

Moleküllerin son derece küçük nesneler olduğu gerçeğine alışkınız. Ancak, bu her zaman böyle değildir: polimerler çevremizde yaygındır, aynı veya benzer arkadaş diğer linklerde. Canlı bir organizmanın genetik bilgisinin uzun DNA moleküllerinde kayıtlı olduğunu herkes bilir. Herkes birbirine uzun polietilen moleküllerinden yapılmış plastik poşetler tutuyordu. Polimer molekülleri çok büyük boyutlara ulaşabilir.

Örneğin, bir insan DNA molekülünün kütlesi yaklaşık 1.9·10 12 a.m.u'dur. (ancak bu, bir su molekülünün kütlesinden yaklaşık yüz milyar kat daha fazladır), her molekül birkaç santimetre uzunluğundadır ve tüm insan DNA moleküllerinin toplam uzunluğu 10 11 km'ye ulaşır.

Doğal polimerlerin en önemli sınıfı proteinlerdir, amino asit adı verilen birimlerden oluşurlar. Farklı proteinler canlı organizmalarda son derece farklı işlevler gerçekleştirir: kimyasal reaksiyonları kontrol ederler, yapı malzemesi olarak, koruma için vb. kullanılırlar.

Ağın iskelet ipliği, spidroin 1 ve 2 olarak adlandırılan iki proteinden oluşur (İngilizce'den örümcek- örümcek). Spidroinler, kütleleri 120.000 ila 720.000 amu arasında değişen uzun moleküllerdir. Farklı örümceklerde, spidroinlerin amino asit dizileri birbirinden farklı olabilir, ancak tüm spidroinlerin sahip olduğu ortak özellikler. Uzun bir spidroin molekülünü zihinsel olarak düz bir çizgi halinde uzatır ve amino asitlerin sırasına bakarsanız, birbirine benzer tekrar eden bölümlerden oluştuğu ortaya çıkar (Şekil 2). Molekülde dönüşümlü olarak iki tip bölge bulunur: nispeten hidrofilik (su molekülleri ile temasta enerjik olarak faydalı olanlar) ve nispeten hidrofobik (su ile temastan kaçınanlar). Her molekülün sonunda, tekrar etmeyen iki hidrofilik bölge bulunurken, hidrofobik bölgeler alanin adı verilen bir amino asidin birçok tekrarından oluşur.

Uzun bir molekül (örn. protein, DNA, sentetik polimer), buruşmuş karışık bir ip olarak temsil edilebilir. Gerdirmek zor değil, çünkü molekül içindeki halkalar nispeten az çabayla düzeltilebilir. Bazı polimerler (kauçuk gibi) başlangıç ​​uzunluklarının %500'üne kadar uzayabilir. Bu nedenle, bir ağın (uzun moleküllerden oluşan bir malzeme) metallerden daha fazla deforme olma yeteneği şaşırtıcı değildir.

Web'in gücü nereden geliyor?

Bunu anlamak için iplik oluşum sürecini takip etmek önemlidir. Örümcek bezinin içinde spidroinler konsantre bir çözelti olarak birikir. Filament oluştuğunda, bu çözelti bezi dar bir kanaldan terk eder, bu da moleküllerin gerilmesine ve gerilme yönü boyunca onları yönlendirmesine yardımcı olur ve buna karşılık gelen kimyasal değişiklikler moleküllerin birbirine yapışmasına neden olur. Alaninlerden oluşan molekül parçaları bir araya gelerek kristale benzer düzenli bir yapı oluşturur (Şekil 3). Böyle bir yapı içinde parçalar birbirine paralel olarak istiflenir ve hidrojen bağları ile birbirine bağlanır. Elyafın gücünü sağlayan birbirine bağlı bu bölümlerdir. Moleküllerin bu tür yoğun şekilde paketlenmiş bölgelerinin tipik boyutu birkaç nanometredir. Etraflarında bulunan hidrofilik alanlar, buruşuk halatlar gibi rastgele kıvrılır, düzleşebilir ve böylece ağın gerilmesini sağlayabilir.

Takviyeli plastikler gibi birçok kompozit malzeme, karkas ipliği ile aynı prensip üzerine inşa edilmiştir: deformasyona izin veren nispeten yumuşak ve hareketli bir matriste, malzemeyi güçlü kılan küçük sert alanlar vardır. Malzeme bilimcileri uzun süredir bu tür sistemlerle çalışıyor olsa da, insan yapımı kompozitler özelliklerinde ağa daha yeni yaklaşmaya başlıyor.

Tuhaf bir şekilde, ağ ıslandığında çok büzülür (bu fenomene süper büzülme denir). Bunun nedeni, su moleküllerinin fibere nüfuz etmesi ve düzensiz hidrofilik bölgeleri daha hareketli hale getirmesidir. Ağ böceklerden gerilir ve sarkarsa, ıslak veya yağmurlu bir günde büzülür ve aynı zamanda şeklini eski haline getirir.

Biz de not ediyoruz ilginç özellik iplik oluşumu. Örümcek ağı kendi ağırlığı altında çeker, ancak ortaya çıkan ağ (iplik çapı yaklaşık 1-10 mikron) genellikle örümceğin kütlesinin altı katı kadar bir kütleyi destekleyebilir. Bununla birlikte, örümceğin ağırlığı santrifüjde döndürülerek arttırılırsa, daha kalın ve daha dayanıklı, ancak daha az sert bir ağ salgılamaya başlar.

Web kullanımı söz konusu olduğunda, endüstriyel miktarlarda nasıl elde edileceği sorusu ortaya çıkıyor. Dünyada, iplikleri çeken ve özel makaralara saran "sağım" örümcekleri için tesisler var. Bununla birlikte, bu yöntem verimsizdir: 500 g ağ biriktirmek için 27 bin orta örümceğe ihtiyaç vardır. Biyomühendisliğin kurtarmaya geldiği yer burasıdır. Modern teknolojiler, ağ proteinlerini kodlayan genlerin bakteri veya maya gibi çeşitli canlı organizmalara dahil edilmesini mümkün kılar. Bu genetiği değiştirilmiş organizmalar, yapay ağların kaynakları haline gelir. Genetik mühendisliği ile elde edilen proteinlere rekombinant denir. Genellikle rekombinant spidroinlerin doğal olanlardan çok daha küçük olduğuna dikkat edin, ancak molekülün yapısı (hidrofilik ve hidrofobik bölgelerin değişimi) değişmeden kalır.

Yapay ağın özelliklerinde doğal olandan daha düşük olmayacağına ve pratik uygulamasını dayanıklı ve çevre dostu bir malzeme olarak bulacağına dair bir güven var. Rusya'da, çeşitli enstitülerden birkaç bilimsel grup, web'in özellikleri üzerine ortaklaşa araştırmalar yapmaktadır. Devlet Genetik Araştırma Enstitüsü ve Endüstriyel Mikroorganizmaların Seçimi'nde rekombinant bir ağ elde edilir, proteinlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri Moskova Devlet Üniversitesi Biyoloji Fakültesi Biyomühendislik Bölümü'nde incelenir. M. V. Lomonosov, ağ proteinlerinden elde edilen ürünler, Rusya Bilimler Akademisi Biyoorganik Kimya Enstitüsü'nde oluşturulmakta, tıbbi uygulamaları Transplantoloji ve Yapay Organlar Enstitüsü'nde ele alınmaktadır.

18. yüzyılda Montpellier'den bir Bon kendine örümcek ağlarından bir çift çorap ve eldiven ördü. Tekstil amaçlı bir örümcek ağı kullanma deneyiminin tek olduğu ortaya çıktı. Şu anda, ağ sadece hassas optik aletlerin artı işareti olarak kullanılmaktadır.

Ağ, örümceğin kanındaki amino asitlerden sentezlenir. Bu, örümcek bezlerinin duvarlarında bulunan hücrelerde olur. Ağ, damlacıklar halinde üretilir; bezin içi boş orta kısmında birleşirler. Bu viskoz sıvı aslında örümcek ağlarının konsantre bir çözeltisidir. Çözelti, örümceğin ağa ihtiyacı olana kadar bezlerde birikir ve örümcek siğillerinin kanallarından çekilir. Ağ hızla ince bir ipliğe gerilir ve hemen viskoz bir durumdan katı bir duruma geçer.

Filamentlere çekilebilen maddeler genellikle yüksek moleküler ağırlıklı polimerlerdir. Uzun, ince moleküllerden oluşurlar. Moleküller çözelti halindeyken bükülür. Bununla birlikte, ince bir delikten çekilirlerse, açılırlar ve lifin tüm uzunluğu boyunca yer alırlar. Moleküller bu konumda, bitişik zincirler arasında oluşan çapraz bağlarla tutulur.

Hareket eden örümcek genellikle çift iplik örer - sözde asılı iplik. Düşmesini engeller ve örümceğin aşağı inmesi gerektiğinde bağlantı diskleriyle bağlanır.

Asma ipi bazen iki daha ince iple takviye edilir. Ayrıca, yakalama ağının dış çerçevesinin ve radyal dişlerinin imalatında da kullanılırlar. Yakalama ağının diğer bir ana parçası spiral bir ipliktir; aslında üzerine düşen sinekleri yakalar.

Tüm ağ çok yapışkan ve son derece esnektir. Her iki örümcek ağını kaplayan ve onları bir arada tutan çok viskoz bir maddenin birçok damlacıkları nedeniyle yapışkandır. Viskoz bir iplikle en ufak bir temasta, sinek yapışır. İplik, kurban ne kadar güçlü olursa olsun kopmadan uzayabilir. Bu genellikle sineğin bitişik yapışkan iplere de takılmasına neden olur. Sineği tutan örümcek, onu çeneleri, ayak tırnakları ve ön ayakları ile döndürür, arka ayakları ise örümcek siğillerinden ağı çeker. Böylece sinek kendini bir örümcek ağı "sargısında" bulur ve örümcek genellikle kurbanı hemen yeneceği veya "yedek olarak" asılacağı sığınağına götürür.

Başka bir ağ var; koza yapmak için kullanılır. Bu iplik, örümceği sonbaharda bırakılan yumurtaların etrafına sarar. Koza, yumurtaları kötü hava koşullarından ve çeşitli yırtıcıların saldırılarından korur.

Ağ proteinlerden oluşur. Proteinlerin tüm canlı organizmaların yapısında ve işlevinde önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Kaslarda miyozin, bağ dokularında kollajen, kanda hemoglobin ve canlı organizmadaki tüm kimyasal reaksiyonları kontrol eden enzimlerden oluşurlar.

Proteinler, yirmi farklı amino asitten yapılmış büyük moleküllerdir. Bir ağ protein molekülü, bir veya daha fazla konumda bağlı bir veya daha fazla zincirden oluşabilir. İki farklı zincire "yapışabilen" amino asit sistin tarafından güçlü çapraz bağlar oluşturulur. Sistin, aynı zincirin farklı bölümleri arasında halkalar oluşturarak bir bağlantı da oluşturabilir.

Yirmi amino asit, çok sayıda farklı protein oluşturabilir. Protein kimyacıları tarafından takip edilen ana hedeflerden biri, bir proteindeki amino asitlerin sayısını ve bunların göreceli konumlarını belirlemektir.

Amino asit bileşimini belirlemek için hidroklorik asit içinde kaynatılarak kurucu amino asitlerine ayrıştırılır. Daha sonra tüm bileşenler amino asit karışımından izole edilir. Yirmi beş yıl önce, bu oldukça karmaşık bir prosedürdü, çok fazla malzeme ve zaman gerektiriyordu ve ayrıca her zaman doğru sonuçlar vermiyordu. Şu anda, bir günde birkaç miligram malzeme üzerinde tam bir amino asit analizi yapılabilmektedir. Bilim adamları, bir amino asit karışımının önce bileşenlere ayrıldığı ve daha sonra sayılarının otomatik olarak kaydedildiği ve grafikler şeklinde kaydedildiği bir cihaz yarattı.

Bu analitik yöntemler, bir dizi örümcek ağının analizinde uygulanmıştır. Koza ipliği ile asma ipliğinin kompozisyonları arasında büyük fark vardır. Birincisinin ana amino asitleri alanin ve serin, ikincisi glisin ve alanindir. Her durumda proteinin yarısından fazlası, içinde birçok başka amino asit bulunmasına rağmen, yalnızca iki amino asitten oluşur. En çok da çok kısa yan zincirlere sahip amino asit ağlarında bulunur.

Amino asitlerin bir proteinde nasıl düzenlendiğini bilmek çok önemlidir. Ancak bu yine de liflerin tüm özelliklerini açıklamayı mümkün kılmaz. Bu özellikler büyük ölçüde zincirlerin birbirine göre nasıl düzenlendiğine bağlıdır.

1913'te Baba ve Oğul Braggy, X-ışınlarında döndürülen herhangi bir maddenin kristalinin, yansıma düzlemlerini oluşturan düzenli atomlardan oluştuğu için onları belirli belirli açılarda yansıttığını gösterdi. Aynı yıl, iki Japon - Nikishawa ve Ono - kristal yapıya sahip olmadığı varsayılan birçok lifin de belirli yansımalar verdiğini keşfetti.

Araknoid filamentlerin mevcut x-ışınları, gerçek kristallerin x-ışınları ile karşılaştırıldığında göze çarpmıyor, ancak ağın yapısı hakkında önemli bilgiler sağlayabilirler. Böyle bir X-ışını deseninin noktalar içermesi, ağın liflerinde düzenli bir atom düzenine sahip kristal bölgelerin varlığını gösterir. Bu kristal bölgelerin yapısını belirleme kredisi öncelikle California Teknoloji Enstitüsü'nden Profesör Linus Pauling ve Profesör Warwicker'a aittir.

Bu çalışmalar sayesinde hemen hemen tüm web türlerinin benzer bir yapıya sahip olduğunu biliyoruz. Bir parça kağıda birkaç eşit uzaklıkta paralel çizgi çizerek ve ardından bu sayfayı çizgilere dik açılarda katlar halinde toplayarak kaba bir fikir elde edilebilir. Çizgiler, uzun peptit zincirlerini temsil eder ve kıvrımlarla kesiştikleri yerler, yan zincirlerin uzandığı karbon atomlarının konumlarını gösterir. Yaprağın düzlemine dik açılarda giderler.

Şimdi bir araya getirilmiş birkaç benzer sayfa düşünün; "paketleme"lerinin yoğunluğu, I-gruplarının boyutuna bağlı olacaktır. Hemen hemen tüm ağların, tabakalar içinde benzer şekilde düzenlenmiş zincirleri vardır ve sadece tabakalar arasındaki mesafe farklıdır: 3,3 ila 15,6 angstrom aralığındadır.

Ağın altındaki iplik, neredeyse düzenli dairesel bir kesite sahip uzun, düzenli silindirlerdir. Liflerin inceliğini karşılaştırmanın bir yolu, belirli bir lif uzunluğunun ağırlığını belirtmektir. Bir ağ için, genellikle denye cinsinden ifade edilir - 9 kilometrelik ipliğin gram cinsinden ağırlığı. Bu ölçüm sisteminde ipekböceği ipliği 1 denye, insan saçı ise 40-50 denye ağırlığındadır. Örümcek kozası ipliğinin ağırlığı 0,7 denyedir ve asılı iplik daha da az, 0,07 denyedir. Ekvatorda kürenin çevresine dolanan bir ipin ağırlığı sadece 340 gramdır.

İpliklerin mukavemet ve çekme özellikleri tekstil endüstrisi için önemlidir. Farklı kalınlıktaki iplikleri karşılaştırmak için, mukavemetleri genellikle çekme mukavemeti, yani kopma yükünün denyeye bölünmesiyle ifade edilir. Çekme mukavemeti böylece denye başına gram olarak ifade edilir. Koza ipliklerinin ortalama kopma mukavemeti 2,2 g/denye, asılı ipliğinki ise 7,8 g/denye'dir. Kopma zamanına göre uzama sırasıyla %46 ve %31'e ulaşmaktadır.

Asılı ipliğin aksine, koza ipliği nispeten kırılgandır ve bu amacından kaynaklanmaktadır. Büyük streslere dayanmak zorunda değil, görevi yaratmaktır. koruyucu kabuk koza yumurtaları için. Bunu yapmak için örümcek, kıvırcık bir iplikten altı katmanlı bir iplik örer. Kozanın her ipliği altı örümcek ağından oluşur. Bu ağ kabuğu, içinde geliştirilen hacimli ipliği andırıyor. son yıllar suni liflerden elastik triko üretimi için.

Yapışkan bir ağ kapanı oluşturan yakalama ağının spiral ipliği çok esnektir. Genleşmesi ve büzülmesi tamamen tersine çevrilebilir ve bu açıdan kauçuğa benzer.

Sentetik malzeme endüstrisinin amaçlarından biri, müşterilere belirli özelliklere sahip malzemeler sağlamaktır. Örneğin, iç çamaşırı kumaşının ısıyı tutması ve nemi emmesi gerekirken, lastik kordunun çok güçlü bir kumaşa ihtiyacı vardır.

Yapay protein liflerinin gelişimi henüz emekleme aşamasındadır, çünkü henüz karmaşık bir amino asit yapısına sahip uzun zincirler oluşturamıyoruz. Bununla birlikte, bir amino asidi alabilir ve onlardan iyi dokular elde etmek için polialanin veya polialanin ve metil glutamag gibi uzun zincirlere polimerize edebilirsiniz. Yinelenen bir dipeptit sekansına sahip yüksek moleküler ağırlıklı polimerler elde etmek de mümkündür, örneğin, ... glisin - alanin - glisin - alanin - glisin-alanin ...

Çeşitli ağ türlerinin daha fazla incelenmesi, suni protein lifleri yaratmada bize kesinlikle yardımcı olacak yoldur.

Not: İngiliz bilim adamları başka ne hakkında konuşuyorlar: gelecekte, hem örümcek ipliğinin hem de diğer doğal materyallerin daha ayrıntılı, moleküler bir çalışmasına dayanarak, bilim adamları günlük hayatımız için çeşitli ultra yararlı şeyler elde edebilecekler, örneğin , zor görev
betonarme ürünlerözel polimerlerden yapılmış veya bunun gibi bir şey.

İlk bakışta aptalca bir soru: Tabii ki çelik! elin en ufak bir dokunuşunda kırılır ve çelik köprü, üzerinden geçen yüzlerce araba ve kamyonun ağırlığına dayanabilir. Ancak bir örümcek ağı inanılmaz derecede ince ipliklerden oluşur. Çelik tel aynı ihmal edilebilir kalınlıkta olsaydı, onu yakalayan ağ örümceğinin ağırlığını bile taşıyamazdı. Ve örümcek ağlarından yapılmış bir köprü daha yoğun trafikten çökmezdi - ve aynı zamanda çelikten çok daha hafif olurdu. Örümcek ağı, inanılmaz gücü elastikiyetle birleştiren eşsiz bir malzemedir. Şimdiye kadar, insanlık onu yeniden üretmeyi başaramadı.

Küre dokuyan örümcekler, tuzak ağlarını kesin olarak tanımlanmış bir plana göre örerler. Her şeyden önce, Latince "Y" (1) harfi şeklinde bir çerçeve oluştururlar, daha sonra ek ipliklerle güçlendirirler ve son olarak böcekleri yakalamak için yapışkan bir spiral örerler.

Örümcek ağı, örümcek ağlarının üst kısmındaki deliklerden salınan viskoz bir sıvının sertleşmesi sonucu oluşur.

Bir örümcek neden kendi ağına dolanmaz?

Örümcek ağları harika yapılardır. Orb-web örümceğinin büyük bir spiral ağı örmesi birkaç saat sürer ve neredeyse her gün bu bina onarılır ve güncellenir. Örümcek ağına takıldığında, ondan kurtulma şansı neredeyse yoktur. Muz veya dev ağaç örümcekleri olarak da bilinen Nephila (Nephila) cinsinin örümcekleri, küçük kuşların bile dolanabileceği devasa ağlar örer. Elastik, ağır hizmet tipi ipeksi ipliklerden dokunan böyle bir ağ kırılmaz, ancak yalnızca kurbanın ağırlığı altında gerilir. Ek olarak, ağ iplikleri, böceği ağ içinde sıkıca tutan ince bir yapışkan sıvı tabakası ile kaplanmıştır. Kurban özgürlüğü için ne kadar umutsuzca savaşırsa, o kadar çok ağa takılır. Ağın ortasında oturan örümcek, ağın titreşimlerini ayaklarıyla yakalar, sürünerek avına yaklaşır ve chelicera ısırığı ile onu öldürür. Sahibi, kendi ağına karışmaktan korkmaz: bir ağ kurarken, içinde yapışkan olmayan ipliklerden “yollar” koydu. Örümcek, tuzak ağı boyunca koşarak yalnızca bu yolları kullanır.