Spidroin

本Valsler

从俗气的万圣节装饰品的东西arachnophobe的噩梦,蜘蛛没有最大的声誉。但是,正如Kat Arney证明,有迷人的化学工作网。

Kat Arney

在房子他们棘手的麻烦,搞乱角落或者抱着光配件。外,他们可能会贯穿小路网罗通过昆虫或粗心的行人。但在你厌恶地刷掉,网络之前,想到蜘蛛丝的惊人的属性——自然物质的体积比钢铁、比防弹凯夫拉尔,可以承受200摄氏度的温度范围- 40,和它的长度可以延伸到五次打破。然而,而不是锻造炉或模压在工厂,蜘蛛丝是一个不太引人注意的方式创建从一个草率的蛋白质混合物的蜘蛛的后背。

最强的关键组件形式的蜘蛛丝,丝,是蛋白质spidroin。或者更精确的说,有几个spidroin由单独的基因编码的蛋白质。第一个spidroin基因,spidroin我,被发现在1990年和第二两年后,叫spidroin II的想象。两个来自美国的黄金orb-weaver称为络新妇clavipes,或香蕉蜘蛛,此后还发现了另外两个小spidroin基因。

Spidroins大分子标准——大约3500个氨基酸在每个分子,最大的重达300 kiloDaltons -,每个种类的蜘蛛使略有不同的版本根据其潜在的基因组成。

尽管所有的蜘蛛丝,并不是所有的结网。和大部分蜘蛛使多种类型的丝绸,不像蚕和丝绸制造毛毛虫。蛛形纲动物用他们的丝绸为一系列的目的,包括保护他们的鸡蛋,做爱或飞行在空中,被称为“膨胀”或“补空”。他们甚至可以吃它如果他们需要一份快餐。事实上,orb织布工做不少于6类型的丝绸,每个从特定腺体在身体和由一个稍微不同的蛋白质和其他分子的混合物。但是他们如何把这个水蛋白质混合,称为纺丝液,gossamer-fine丝绸?

蜘蛛的纺丝技术的秘密被揭露瑞典spiderologists领导的研究小组在2014年1月约翰逊和安娜在上升。在仔细插入微型电极丝腺的黄金orb-weavers,他们发现,pH值急剧下降从一开始就包含水纺丝液的腺的强劲的出口点,结构化的丝绸。

这种pH梯度导致无序,软盘spidroin蛋白质涂料成为稳定和僵硬,排队和粘在一起,使组织的蛋白质结构中发现丝绸。有趣的是,每个终端的酸度变化影响spidroin蛋白不同。一端变得更加稳定pH值下降,使其牢牢地夹在其他纤维。另一端变得更加无序,这有助于spidroin纤维包裹顺利丝链形式。

蜘蛛丝令人印象深刻的结构性质引起了材料研究者的注意,希望利用spidroin的超级大国。医学也有兴趣使用如绷带、丝绸自然抗菌和可分解。

但不像蚕,可以很容易地种植和生产长,完整的丝绸、蜘蛛和使他们很难农场生产网订单。虽然有可能“牛奶”从蜘蛛丝,这当然不是一件容易的工作。还有旋转合成蛛丝的挑战。科学家们正致力于建筑机械纺纱机,但很难模仿活蜘蛛的精密旋转装置,经过数百万年的进化历程。

寻找解决方案,科学家们转向了基因工程技术。近年来这导致大规模生产蜘蛛丝的应用程序从服装和鞋类防弹背心。

一种方法是调整蚕的基因所以他们让spidroin而不是正常的丝蛋白蚕丝蛋白。另一个想法是生产spidroin大肠杆菌细菌,很容易在实验室发展散装。很长一段时间这是受到大,重复性spidroin使它复杂的化学结构产生的bug。

其他研究人员已经设计烟草和马铃薯植物产生spidroins。最后这是我个人最喜欢的:spidergoats,转基因生产spidroin牛奶的蛋白质。可悲的是,他们不结网,或规模的建筑像蜘蛛侠一样,虽然我喜欢想象他们当没人看。

本Valsler

这是Kat Arney解开spidroin的科学。下周,布莱恩·克莱格证明尽管闪闪发光的未必都是黄金,亮闪闪的化合物可能仍然很有价值。

布莱恩·克莱格

也许是两个简单的化学元素的简单复合,黄铁矿一个骗人的假黄金,但在其多样的形式显示了多样性和适应性使其用户除了傻瓜。

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布莱恩。加入我们下周。在那之前,在通常的方式——电子邮件联系chemistryworld@rsc.org或推特@chemistryworld。我本Valsler,谢谢你加入我。