Daraxt shoxlari orasiga yoki xonaning uzoq burchagidagi shift ostida osilgan o‘rgimchak to‘rlarini har kim osongina cho‘tkasi bilan olib tashlashi mumkin. Ammo kam odam biladiki, agar tarmoq diametri 1 mm bo'lsa, u taxminan 200 kg og'irlikdagi yukga bardosh bera oladi. Xuddi shu diametrli po'lat sim sezilarli darajada kamroq bardosh bera oladi: po'lat turiga qarab 30-100 kg. Nega Internet bunday ajoyib xususiyatlarga ega?
Ba'zi o'rgimchaklar ettitagacha ipni aylantiradi, ularning har biri o'z maqsadiga ega. Iplar nafaqat o'ljani tutish, balki pilla qurish va parashyutda sakrash uchun ham qo'llanilishi mumkin (shamolda uchib, o'rgimchaklar to'satdan tahdiddan qutulishi mumkin va yosh o'rgimchaklar shu tarzda yangi hududlarga tarqaladi). Har bir turdagi to'r maxsus bezlar tomonidan ishlab chiqariladi.
O'ljani tutish uchun ishlatiladigan to'r bir necha turdagi iplardan iborat (1-rasm): ramka, radial, tutuvchi va yordamchi. Olimlarning eng katta qiziqishi - bu ramka ipi: u ham yuqori kuchga, ham yuqori elastiklikka ega - bu xususiyatlarning o'ziga xos kombinatsiyasi. O'rgimchakning ramka ipining eng yuqori kuchlanish kuchi Araneus diadematus 1,1–2,7 ni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun: po'latning kuchlanish kuchi 0,4-1,5 GPa, inson sochlari esa 0,25 GPa. Shu bilan birga, ramka ipi 30-35% ga cho'zilishi mumkin va ko'pchilik metallar 10-20% dan ko'p bo'lmagan deformatsiyaga bardosh bera oladi.
Keling, cho'zilgan tarmoqqa urilgan uchuvchi hasharotni tasavvur qilaylik. Bunday holda, to'rning ipi uchuvchi hasharotning kinetik energiyasi issiqlikka aylanishi uchun cho'zilishi kerak. Agar to'r olingan energiyani elastik deformatsiya energiyasi shaklida saqlagan bo'lsa, unda hasharotlar xuddi trambolindagi kabi to'rdan sakraydi. To'rning muhim xususiyati shundaki, u tez cho'zish va keyingi qisqarish paytida juda katta miqdorda issiqlikni chiqaradi: birlik hajmiga ajratilgan energiya 150 MJ / m 3 dan ortiq (po'lat 6 MJ / m 3 ni chiqaradi). Bu tarmoqqa ta'sir energiyasini samarali ravishda tarqatib yuborishga va jabrlanuvchi ushlanganda juda ko'p cho'zilmasligiga imkon beradi. O'rgimchak to'ri yoki shunga o'xshash xususiyatlarga ega polimerlar engil tana zirhlari uchun ideal materiallar bo'lishi mumkin.
Xalq tabobatida bunday retsept mavjud: qon ketishini to'xtatish uchun siz yaraga yoki ishqalanishga o'rgimchak to'rini qo'llashingiz mumkin, uni hasharotlar va unga yopishgan mayda novdalardan ehtiyotkorlik bilan tozalashingiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, o'rgimchak to'rlari gemostatik ta'sirga ega va shikastlangan terining davolanishini tezlashtiradi. Jarrohlar va transplantologlar undan tikuv tikish, implantlarni mustahkamlash va hatto sun'iy organlar uchun blanka sifatida foydalanishlari mumkin edi. O'rgimchak to'rlaridan foydalanib, hozirda tibbiyotda qo'llaniladigan ko'plab materiallarning mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilash mumkin.
Shunday qilib, o'rgimchak to'ri g'ayrioddiy va juda istiqbolli materialdir. Uning ajoyib xususiyatlari uchun qanday molekulyar mexanizmlar javobgar?
Biz molekulalar nihoyatda kichik jismlar ekanligiga o'rganib qolganmiz. Biroq, bu har doim ham shunday emas: bizning atrofimizda polimerlar keng tarqalgan bo'lib, ular bir xil yoki o'xshash birliklardan tashkil topgan uzun molekulalarga ega. Tirik organizmning genetik ma'lumotlari uzoq DNK molekulalarida qayd etilishini hamma biladi. Hamma qo‘llarida uzun bir-biriga bog‘langan polietilen molekulalaridan iborat polietilen paketlarni ushlab turardi. Polimer molekulalari juda katta hajmga yetishi mumkin.
Masalan, bitta inson DNK molekulasining massasi taxminan 1,9·10 12 amu ni tashkil qiladi. (ammo, bu suv molekulasining massasidan taxminan yuz milliard marta ko'p), har bir molekulaning uzunligi bir necha santimetr va barcha inson DNK molekulalarining umumiy uzunligi 10 11 km ga etadi.
Tabiiy polimerlarning eng muhim sinfi oqsillar bo'lib, ular aminokislotalar deb ataladigan birliklardan iborat. Turli xil oqsillar tirik organizmlarda juda xilma-xil funktsiyalarni bajaradi: ular kimyoviy reaktsiyalarni boshqaradi, qurilish materiallari sifatida, himoya qilish uchun ishlatiladi va hokazo.
To'rning iskala ipi ikkita oqsildan iborat bo'lib, ular spidroinlar 1 va 2 deb ataladi (ingliz tilidan). o'rgimchak- o'rgimchak). Spidroinlar massasi 120 000 dan 720 000 amu gacha bo'lgan uzun molekulalardir. Spidroinlarning aminokislotalar ketma-ketligi o'rgimchakdan o'rgimchakka farq qilishi mumkin, ammo barcha spidroinlar umumiy xususiyatlarga ega. Agar siz uzun spidroin molekulasini aqliy ravishda to'g'ri chiziqqa cho'zsangiz va aminokislotalarning ketma-ketligiga qarasangiz, u bir-biriga o'xshash takrorlanuvchi bo'limlardan iborat ekanligi ma'lum bo'ladi (2-rasm). Molekulada ikki turdagi mintaqalar almashinadi: nisbatan hidrofil (suv molekulalari bilan aloqa qilish uchun energiya jihatidan qulay bo'lganlar) va nisbatan hidrofobik (suv bilan aloqa qilishdan saqlaydiganlar). Har bir molekulaning uchida ikkita takrorlanmaydigan gidrofil mintaqalar mavjud va hidrofobik hududlar alanin deb ataladigan aminokislotalarning ko'p takrorlanishidan iborat.
Uzun molekula (masalan, oqsil, DNK, sintetik polimer) g‘ijimlangan, chigallashgan arqon deb tasavvur qilish mumkin. Uni cho'zish qiyin emas, chunki molekula ichidagi halqalar to'g'rilanishi mumkin, bu nisbatan kam kuch talab qiladi. Ba'zi polimerlar (masalan, kauchuk) dastlabki uzunligining 500% gacha cho'zilishi mumkin. Shunday qilib, o'rgimchak to'rlarining (uzun molekulalardan yasalgan material) metallarga qaraganda ko'proq deformatsiya qilish qobiliyati ajablanarli emas.
Internetning kuchi qayerdan keladi?
Buni tushunish uchun ipni shakllantirish jarayonini kuzatish muhimdir. O'rgimchak bezining ichida spidroinlar konsentrlangan eritma shaklida to'planadi. Filament hosil bo'lganda, bu eritma bezni tor kanal orqali tark etadi, bu molekulalarni cho'zish va ularni cho'zish yo'nalishi bo'ylab yo'naltirishga yordam beradi va tegishli kimyoviy o'zgarishlar molekulalarning bir-biriga yopishib qolishiga olib keladi. Alaninlardan tashkil topgan molekulalarning bo'laklari bir-biriga qo'shilib, kristalga o'xshash tartibli tuzilish hosil qiladi (3-rasm). Bunday strukturaning ichida bo'laklar bir-biriga parallel ravishda yotqizilgan va bir-biriga vodorod aloqalari bilan bog'langan. Bir-biri bilan o'ralgan bu joylar tolaning mustahkamligini ta'minlaydi. Molekulalarning bunday zich joylashgan hududlarining odatiy o'lchami bir necha nanometrdir. Ularning atrofida joylashgan gidrofilik joylar g'ijimlangan arqonlarga o'xshash tasodifiy o'ralgan bo'lib chiqadi; ular to'g'rilanishi va shu bilan to'rning cho'zilishini ta'minlaydi.
Ko'pgina kompozit materiallar, masalan, mustahkamlangan plastmassalar, iskala ipi bilan bir xil printsip asosida qurilgan: deformatsiyaga imkon beruvchi nisbatan yumshoq va moslashuvchan matritsada materialni mustahkam qiladigan kichik qattiq joylar mavjud. Materiallar bo'yicha olimlar shu kabi tizimlar bilan uzoq vaqt davomida ishlayotgan bo'lsa-da, sun'iy kompozitsiyalar o'z xususiyatlarida o'rgimchak to'rlariga yaqinlasha boshlaydi.
Qizig'i shundaki, to'r nam bo'lganda, u juda qisqaradi (bu hodisa superkontraksiya deb ataladi). Buning sababi shundaki, suv molekulalari tolaga kirib, tartibsiz gidrofil hududlarni yanada harakatchan qiladi. Agar hasharotlar tufayli to'r cho'zilib ketgan bo'lsa, nam yoki yomg'irli kunda u qisqaradi va ayni paytda shaklini tiklaydi.
Keling, ipning shakllanishining qiziqarli xususiyatini ham qayd etamiz. O'rgimchak to'rni o'z vazni ta'sirida kengaytiradi, ammo hosil bo'lgan to'r (ip diametri taxminan 1-10 mkm) odatda o'rgimchakning massasidan olti baravar ko'p bo'lishi mumkin. Agar siz o'rgimchakning og'irligini santrifüjda aylantirish orqali oshirsangiz, u qalinroq va bardoshli, ammo kamroq qattiq to'rni ajrata boshlaydi.
O'rgimchak to'rlaridan foydalanish haqida gap ketganda, uni sanoat miqdorida qanday olish mumkinligi haqida savol tug'iladi. Dunyoda o'rgimchaklarni "sog'ish" uchun qurilmalar mavjud, ular iplarni tortib, ularni maxsus g'altaklarga o'rashadi. Biroq, bu usul samarasiz: 500 g to'rni to'plash uchun 27 ming o'rta kattalikdagi o'rgimchak kerak. Va bu erda bioinjeneriya tadqiqotchilarga yordam beradi. Zamonaviy texnologiyalar o'rgimchak to'ri oqsillarini kodlovchi genlarni bakteriyalar yoki xamirturush kabi turli tirik organizmlarga kiritish imkonini beradi. Ushbu genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar sun'iy to'rlarning manbalariga aylanadi. Gen muhandisligi natijasida hosil bo'lgan oqsillar rekombinant deb ataladi. E'tibor bering, odatda rekombinant spidroinlar tabiiylarga qaraganda ancha kichikroq, ammo molekulaning tuzilishi (almashinadigan gidrofil va hidrofobik hududlar) o'zgarishsiz qoladi.
Ishonchim komilki, sun'iy to'r tabiiydan kam bo'lmaydi va bardoshli va ekologik toza material sifatida amaliy qo'llanilishini topadi. Rossiyada turli institutlarning bir nechta ilmiy guruhlari tarmoqning xususiyatlarini birgalikda o'rganishmoqda. Rekombinant o'rgimchak to'ri ishlab chiqarish Davlat genetika va sanoat mikroorganizmlari seleksiyasi ilmiy-tadqiqot institutida amalga oshiriladi, oqsillarning fizik-kimyoviy xossalari Moskva davlat universiteti biologiya fakulteti bioinjeneriya kafedrasida o'rganiladi. M.V.Lomonosov, oʻrgimchak toʻri oqsillaridan mahsulotlar Rossiya Fanlar akademiyasi Bioorganik kimyo institutida hosil boʻladi va ularning tibbiy qoʻllanilishi Transplantologiya va sunʼiy organlar institutida oʻrganiladi.
To'rning radial iplarini tashkil etuvchi ipak uning mustahkamligi va elastikligini belgilaydigan ikkita oqsildan iborat. Har bir protein turli xil xususiyatlarga ega uchta hududni o'z ichiga oladi. Birinchisi amorf (kristall bo'lmagan), cho'ziluvchan matritsa hosil qiladi, bu ipakning elastikligini beradi. Hasharot tarmoqqa urilganda, matritsa cho'zilib, hasharot bilan ta'sir qilishning kinetik energiyasini o'zlashtiradi. Ipak o'zining qattiqligini har bir oqsilning amorf hududlarida joylashgan ikki turdagi kristalli mintaqalar bilan ta'minlaydi. Bu mintaqalarning ikkalasi ham bir-biriga mahkam o'ralgan tuzilishga ega va cho'ziluvchan emas, ulardan biri qattiq tuzilishga ega. Kamroq qattiq kristalli hududlar qattiq kristalli tuzilmalarni amorf matritsaga bog'laydi, deb ishoniladi.
Tarmoqli ipning qalinligi faqat
0,1
inson sochining diametri, lekin bir xil og'irlikdagi po'lat simdan bir necha baravar kuchli. O'rgimchak odam filmida tarmoqning kuchi juda kam baholanadi.
Izoh Harvey Mudd kollejining biologi Uilyam K. Purvesdan keladi.
O'rgimchakning qorni 12 marta kattalashgan. To'r ishlab chiqarish zavodi.
Harakatlanuvchi naychalardan oqsil paydo bo'ladi, u havoda bir marta qattiqlashadi va yuqori quvvatli ipni hosil qiladi.
Chapdagi rasmda Kevlar, o'ngda esa nanotuba - uglerod ipi. Sinovlar uch baravar yuqori kuchni ko'rsatadi. Va bu faqat boshlanishi.
"Agar siz sharikli ruchkadek qalin o'rgimchak to'ri ipini tasavvur qilsangiz, - deydi Singapur Milliy universitetidan Sian Vu, - u ulkan Boeing 747 Airbus samolyotini parvoz paytida to'xtatib qo'yish uchun etarlicha kuchli bo'lar edi." Ipak ipi bunday kuchga erishishdan uzoqdir. Bu farq qayerdan kelib chiqadi, chunki strukturaviy jihatdan ikkalasi ham deyarli bir xil?
Xiang va uning hammualliflari juda qiziqarli tadqiqot o‘tkazdilar, unda ipak va o‘rgimchak to‘rlarining tuzilishi va harakatini taqlid qiluvchi murakkab kompyuter modellarini yaratdilar. Ikkalasi ham polipeptidlar - aminokislotalarning polimer zanjirlari, ular orasida eng oddiylari ayniqsa keng tarqalgan - glitsin va alanin. Biroq, olimlar turli mikroskopiya va tasvirlash usullaridan foydalangan holda ikkala materialning tuzilishini o'rgangan oldingi ko'plab ishlar bu aminokislotalarning almashinish ketma-ketligi biroz farq qilishini ko'rsatdi. Biroq, bu farqning o'zi xususiyatlardagi farqni tushuntira olmaydi.
To'r araknoid bezlar tomonidan ishlab chiqariladigan bir turdagi sirdir. Bunday sekretsiya, chiqarilgandan keyin qisqa vaqt o'tgach, kuchli oqsil iplari shaklida qotib qolishga qodir. O'rgimchak to'rlarini nafaqat o'rgimchaklar, balki oraxnidlar guruhining boshqa ba'zi vakillari, jumladan, psevdoscorpionlar va oqadilar, shuningdek, labiopodlar ham ishlab chiqaradi.
O'rgimchaklar qanday qilib to'r yasaydi
O'rgimchakning qorin bo'shlig'ida ko'p sonli araxnoid bezlar joylashgan.. Bunday bezlarning kanallari maxsus araxnoid siğillarning so'nggi qismiga kirish imkoniga ega bo'lgan mayda aylanadigan naychalarga ochiladi. Yigiruv quvurlari soni o'rgimchak turiga qarab farq qilishi mumkin. Misol uchun, juda keng tarqalgan xoch o'rgimchakda ulardan besh yuztasi bor.
Bu qiziq! Araxnoid bezlar suyuq va yopishqoq oqsil sekretsiyasini ishlab chiqaradi, uning o'ziga xos xususiyati havo ta'sirida deyarli bir zumda qotib qolish va ingichka uzun iplarga aylanish qobiliyatidir.
To'rni aylantirish jarayoni o'rgimchak siğillarini substratga bosishni o'z ichiga oladi. Chiqarilgan sekretsiyaning birinchi, ahamiyatsiz qismi qattiqlashadi va ishonchli tarzda substratga yopishadi, shundan so'ng o'rgimchak orqa oyoqlari yordamida viskoz sirni tortib oladi. O'rgimchakni tarmoqqa biriktirilgan joydan olib tashlash jarayonida oqsil sekretsiyasi cho'ziladi va tezda qattiqlashadi. Bugungi kunda har xil turdagi iplarni ishlab chiqaradigan etti xil turdagi araknoid bezlar ma'lum va juda yaxshi o'rganilgan.
Tarmoqning tarkibi va xususiyatlari
O'rgimchak to'ri glitsin, alanin va serinni o'z ichiga olgan oqsil birikmasidir. Shakllangan iplarning ichki qismi qattiq oqsil kristallari bilan ifodalanadi, ularning kattaligi bir necha nanometrdan oshmaydi. Kristallar yuqori elastik oqsil aloqalari bilan birlashtiriladi.
Bu qiziq! Internetning g'ayrioddiy xususiyati uning ichki artikulyatsiyasidir. O‘rgimchak to‘riga osib qo‘yilganda har qanday ob’ektni burilmasdan cheksiz ko‘p marta aylantirish mumkin.
Birlamchi iplar o'rgimchak tomonidan bir-biriga bog'lanib, qalinroq o'rgimchak tolalariga aylanadi. To'rning kuch ko'rsatkichlari neylonnikiga yaqin, ammo ipak qurti sekretsiyasidan ancha kuchliroqdir. Tarmoqni ishlatish uchun mo'ljallangan maqsadga qarab, o'rgimchak nafaqat yopishqoq, balki quruq ipni ham ishlab chiqishi mumkin, uning qalinligi sezilarli darajada o'zgaradi.
Internetning vazifalari va uning maqsadi
Internetdan o'rgimchaklar turli maqsadlarda foydalanadilar. Kuchli va ishonchli to'rdan to'qilgan boshpana artropodlar uchun eng qulay mikroiqlim sharoitlarini yaratishga imkon beradi, shuningdek, yomon ob-havodan ham, ko'plab tabiiy dushmanlardan ham yaxshi boshpana bo'lib xizmat qiladi. Ko'pgina artropod araxnidlari o'z to'rlarini o'z uylarining devorlari atrofida to'qishga qodir yoki uni o'z uylariga qandaydir eshik qilishlari mumkin.
Bu qiziq! Ba'zi turlar transport sifatida tarmoqdan foydalanadilar va yosh o'rgimchaklar ota-ona uyasini shamol tomonidan ko'tarilib, uzoq masofalarga tashiladigan uzun to'r iplarida qoldiradilar.
Ko'pincha, o'rgimchaklar yopishqoq tutqichlarni to'qish uchun tarmoqdan foydalanadilar, bu ularga o'ljani samarali tutish va artropodni oziq-ovqat bilan ta'minlash imkonini beradi. Ichkarida yosh o'rgimchaklar paydo bo'ladigan to'rlardan yasalgan tuxum pillalari ham mashhurdir. Ba'zi turlar artropodlarni sakrash va o'ljani ko'chirish yoki ushlash uchun yiqilishdan himoya qiluvchi to'rga o'xshash xavfsizlik iplarini to'qishadi.
Ko'paytirish uchun veb
Naslchilik mavsumi urg'ochi tomonidan araxnoid iplarni chiqarishi bilan tavsiflanadi, bu esa juftlashish uchun maqbul juftlikni topishga imkon beradi. Misol uchun, erkak to'r-slingerlar urg'ochilar tomonidan yaratilgan to'rlar yonida o'rgimchaklarni o'ziga tortadigan miniatyura to'rlarini qurishga qodir.
Erkak o'rgimchaklar o'zlarining gorizontal to'rlarini urg'ochi to'rlarning radial tarzda joylashtirilgan iplariga mahkam bog'laydilar. Erkaklar o'z oyoq-qo'llari bilan to'rga kuchli zarbalar berib, to'rning tebranishiga olib keladi va bu g'ayrioddiy tarzda urg'ochilarni juftlashishga taklif qiladi.
O'ljani qo'lga olish uchun veb
O'z o'ljasini qo'lga olish uchun o'rgimchaklarning ko'p turlari maxsus to'rlarni to'qishadi, ammo ba'zi turlari o'ziga xos to'r va iplardan foydalanish bilan ajralib turadi. Burg'u uylarida yashiringan o'rgimchaklar artropodning qorin bo'shlig'idan boshpanasining kirish qismiga qadar cho'zilgan signal iplarini joylashtiradilar. O'lja tuzoqqa tushganda, signal ipining tebranishi bir zumda o'rgimchakka uzatiladi.
Yopishqoq spiral to'rlar biroz boshqacha printsipga muvofiq qurilgan. Uni yaratishda o'rgimchak chetidan to'qishni boshlaydi va asta-sekin markaziy qismga o'tadi. Bunday holda, barcha burilishlar orasidagi bir xil bo'shliq majburiy ravishda saqlanib qoladi, natijada "Arximed spirali" deb ataladi. Yordamchi spiraldagi iplar o'rgimchak tomonidan maxsus tishlangan.
Sug'urta uchun veb
Sakrab o'rgimchaklar jabrlanuvchiga hujum qilganda sug'urta sifatida veb iplaridan foydalanadilar. O'rgimchaklar to'rning xavfsizlik ipini har qanday ob'ektga bog'laydi, shundan so'ng artropod mo'ljallangan o'ljaga sakrab tushadi. Substratga biriktirilgan bir xil ip tungi boshpana uchun ishlatiladi va artropodni har xil tabiiy dushmanlarning hujumlaridan himoya qiladi.
Bu qiziq! Janubiy rus tarantulalari o'z uylarini tashlab, orqalariga yupqa to'r ipini tortadilar, bu ularga kerak bo'lganda tezda qaytish yo'lini yoki boshpanaga kirishni topishga imkon beradi.
Internet transport sifatida
Kuzga kelib, o'rgimchaklarning ba'zi turlari o'z bolalarini chiqaradi. O'sish jarayonida omon qolgan yosh o'rgimchaklar bu maqsadda daraxtlar, baland butalar, uylarning tomlari va boshqa binolar, to'siqlardan foydalanib, iloji boricha balandroq ko'tarilishga harakat qiladilar. Etarlicha kuchli shamolni kutib, kichkina o'rgimchak ingichka va uzun to'rni chiqaradi.
Harakat masofasi bevosita bunday transport tarmog'ining uzunligiga bog'liq. O'rgimchak to'rning yaxshi kuchlanishini kutgandan so'ng, uning uchini tishlaydi va juda tez uchib ketadi. Qoidaga ko'ra, "sayohatchilar" internetda bir necha kilometr masofani bosib o'tishlari mumkin.
Kumush o'rgimchaklar suv transporti sifatida tarmoqdan foydalanadilar. Suv havzalarida ov qilish uchun bu o'rgimchak atmosfera havosidan nafas olishni talab qiladi. Pastki qismga tushganda, artropod havoning bir qismini ushlay oladi va suv o'simliklarida havoni ushlab turadigan va o'rgimchakka o'z o'ljasini ovlashga imkon beradigan havo qo'ng'irog'i to'rdan qurilgan.
18-asrda Monpelyelik bir Bon o'rgimchak to'ridan o'ziga bir juft paypoq va qo'lqop to'qdi. O'rgimchak ipidan to'qimachilik maqsadlarida foydalanish tajribasi yagona bo'lib chiqdi. Hozirgi vaqtda o'rgimchak to'rlari faqat aniq optik asboblar uchun kesishuvchi sifatida ishlatiladi.
To'r o'rgimchak qonidagi aminokislotalardan sintezlanadi. Bu araknoid bezlarning devorlarida joylashgan hujayralarda sodir bo'ladi. To'r tomchilar shaklida ishlab chiqariladi; ular bezning ichi bo'sh markaziy qismida birlashadi. Bu yopishqoq suyuqlik aslida o'rgimchak to'rlarining konsentrlangan eritmasidir. Eritma o'rgimchak to'rga muhtoj bo'lgunga qadar bezlarda to'planadi va u araxnoid siğillarning kanallaridan tortiladi. Tarmoq tezda ingichka ipga cho'ziladi va darhol yopishqoq holatdan qattiq holatga o'tadi.
Iplarga tortilishi mumkin bo'lgan moddalar odatda yuqori molekulyar og'irlikdagi polimerlardir. Ular uzun yupqa molekulalardan iborat. Eritmada molekulalar burishadi. Biroq, agar ular nozik bir teshikdan tortilsa, ular ochiladi va tolaning butun uzunligi bo'ylab joylashadi. Molekulalar bu holatda qo'shni zanjirlar o'rtasida hosil bo'lgan o'zaro bog'lanishlar orqali ushlab turiladi.
Harakatlanayotganda o'rgimchak odatda ikkita ipni - osilgan ip deb ataladi. U yiqilishdan saqlaydi va o'rgimchak tushishi kerak bo'lganda birlashtiruvchi disklar bilan biriktiriladi.
Osilgan ip ba'zan ikkita ingichka ip bilan mustahkamlanadi. Ular, shuningdek, baliq ovlash tarmog'ining tashqi ramkasini va radiusli iplarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Tutish tarmog'ining boshqa asosiy qismi spiral ipdir; aslida uning ustiga tushgan pashshalarni ushlaydi.
Butun tarmoq juda yopishqoq va juda elastik. Uni yopishqoq qiladigan narsa - bu ikkala tarmoqni qoplaydigan va ularni bir-biriga bog'lab turadigan juda yopishqoq moddaning ko'plab tomchilari. Viskoz ip bilan eng kichik aloqada, chivin yopishadi. Jabrlanuvchi qanchalik kuchli bo'lishidan qat'i nazar, ip buzilmasdan cho'zilishi mumkin. Bu odatda pashshaning yaqin atrofdagi yopishqoq iplarga o'ralashib qolishiga olib keladi. Pashshani ushlab, o'rgimchak uni jag'lari, barmoqlari va old oyoqlari bilan aylantiradi, orqa oyoqlari esa araknoid siğillardan to'rni tortib oladi. Shunday qilib, pashsha to'r "bandaj" bilan tugaydi va o'rgimchak ko'pincha jabrlanuvchini o'z panohiga olib boradi, u erda u darhol yeyiladi yoki "zahirada" osib qo'yiladi.
Boshqa tarmoq mavjud; undan pilla tayyorlash uchun foydalaniladi. O'rgimchak kuzda qo'yilgan tuxumni shu ip bilan o'rab oladi. Pilla tuxumni yomon ob-havodan va turli yirtqichlarning hujumlaridan himoya qiladi.
Tarmoq oqsillardan iborat. Ma'lumki, oqsillar barcha tirik organizmlarning tuzilishi va faoliyatida muhim rol o'ynaydi. Ular mushaklardagi miozin, biriktiruvchi to'qimalarda kollagen, qondagi gemoglobin, shuningdek, tirik organizmdagi barcha kimyoviy reaktsiyalarni boshqaradigan fermentlardan iborat.
Proteinlar yigirma xil aminokislotalardan tuzilgan yirik molekulalardir. O'rgimchak to'ri oqsil molekulasi bir yoki bir nechta joylarda bog'langan bir yoki bir nechta zanjirlardan iborat bo'lishi mumkin. Kuchli o'zaro bog'lanishlar ikki xil zanjirga "yopishib" qolishi mumkin bo'lgan aminokislota sistin tomonidan hosil bo'ladi. Sistin, shuningdek, bir xil zanjirning turli qismlari o'rtasida bog'lanish hosil qilib, halqalarni hosil qilishi mumkin.
Yigirmata aminokislotalar juda ko'p miqdordagi turli xil oqsillarni hosil qilishi mumkin. Protein kimyogarlari intilayotgan asosiy maqsadlardan biri oqsil tarkibidagi aminokislotalar sonini va ularning nisbiy o'rnini aniqlashdir.
Aminokislota tarkibini aniqlash uchun xlorid kislotada qaynatish orqali uning tarkibiga kiruvchi aminokislotalarga parchalanadi. Keyin barcha komponentlar aminokislotalar aralashmasidan ajratiladi. Yigirma besh yil oldin bu juda murakkab protsedura bo'lib, katta miqdordagi material va vaqtni talab qiladi va bundan tashqari, har doim ham aniq natijalarni bermaydi. Hozirgi vaqtda bir kun ichida bir necha milligramm materialda to'liq aminokislota tahlilini o'tkazish mumkin. Olimlar aminokislotalar aralashmasi dastlab tarkibiy qismlarga parchalanadigan, so'ngra ularning miqdori avtomatik ravishda qayd etiladigan va grafiklar ko'rinishida qayd qilinadigan qurilma yaratdilar.
Ushbu analitik usullar bir qator tarmoqlarni tahlil qilish uchun ishlatilgan. Pilla ipi va osilgan ipning tarkibida katta farq bor. Birinchisining asosiy aminokislotalari alanin va serin, ikkinchisi glisin va alanindir. Har bir holatda oqsilning yarmidan ko'pi faqat ikkita aminokislotadan hosil bo'ladi, ammo boshqa ko'plab aminokislotalar ham mavjud. Tarmoqning ko'p qismida juda qisqa yon zanjirli aminokislotalar mavjud.
Aminokislotalarning oqsilda qanday joylashishini bilish juda muhimdir. Ammo bu hali ham tolalarning barcha xususiyatlarini tushuntirishga imkon bermaydi. Bu xususiyatlar asosan zanjirlarning bir-biriga nisbatan qanday joylashishiga bog'liq.
1913 yilda ota va o'g'il Bragg rentgen nurlarida aylanadigan har qanday moddaning kristalli ularni ma'lum burchaklarda aks ettirishini ko'rsatdi, chunki u ko'zgu tekisliklarini tashkil etuvchi tartibli joylashtirilgan atomlardan iborat. Xuddi shu yili ikki yapon - Nikishava va Ono - kristalli tuzilishga ega bo'lmagan ko'plab tolalar ham ma'lum bir aks ettirishni aniqladilar.
O'rgimchak iplarining mavjud rentgen nurlari diffraktsiya naqshlari haqiqiy kristallarning rentgen tasvirlari bilan solishtirganda ahamiyatsiz ko'rinadi, ammo ular tarmoq tuzilishi haqida muhim ma'lumot berishi mumkin. Bunday rentgen naqshida dog'lar mavjudligi to'r tolalarida atomlarning tartibli joylashuviga ega bo'lgan kristalli hududlar mavjudligini ko'rsatadi. Ushbu kristalli hududlarning tuzilishini aniqlash uchun kredit birinchi navbatda Kaliforniya texnologiya instituti professori Linus Pauling va professor Uorvikerga tegishli.
Ushbu tadqiqotlar tufayli biz deyarli barcha turdagi to'rlarning o'xshash tuzilishga ega ekanligini bilamiz. Uning taxminiy g'oyasini qog'oz varag'iga bir nechta teng oraliqli parallel chiziqlar chizish va keyin bu varaqni chiziqlarga to'g'ri burchak ostida katlama orqali olish mumkin. Chiziqlar uzun peptid zanjirlarini ifodalaydi va ularning burmalarni kesishgan joylari yon zanjirlar cho'zilgan uglerod atomlarining pozitsiyalarini ko'rsatadi. Ular varaqning tekisligiga to'g'ri burchak ostida boradilar.
Keling, bir-biriga o'ralgan ma'lum miqdordagi o'xshash varaqlarni ko'rib chiqaylik; ularning "qadoqlash" zichligi I-guruhlarning hajmiga bog'liq bo'ladi. Deyarli barcha to'rlarda varaqlar ichida xuddi shunday tarzda joylashtirilgan zanjirlar mavjud va ular faqat varaqlar orasidagi masofada farqlanadi: u 3,3 dan 15,6 angstromgacha.
Pastki tarmoqli iplar deyarli muntazam dumaloq kesimli uzun, muntazam silindrlardir. Tolalarning nozikligini solishtirishning usullaridan biri ma'lum bir uzunlikdagi tolaning og'irligi haqida xabar berishdir. O'rgimchak to'rlari uchun u odatda inkorda ifodalanadi - 9 kilometr ipning grammdagi vazni. Bu o'lchov tizimida ipak qurti ipining og'irligi 1 denye, odam sochi esa 40-50 denye bo'ladi. O'rgimchak pilla ipining og'irligi 0,7 denye, osilgan ip esa undan ham kamroq, 0,07 denye. Ekvatorda dunyo bo'ylab o'ralgan osilgan ipning og'irligi atigi 340 grammni tashkil qiladi.
Toʻqimachilik sanoati uchun iplarning mustahkamligi va choʻzilishi muhim ahamiyatga ega. Turli qalinlikdagi iplarni solishtirish uchun ularning kuchi odatda kuchlanish kuchi, ya'ni sinish yuki denerga bo'lingan holda ifodalanadi. Shunday qilib, valentlik kuchi denye boshiga grammda ifodalanadi. Pilla iplarining oʻrtacha choʻzilish mustahkamligi 2,2 g/denye, osilgan iplarniki esa 7,8 g/denye. Yorilish momentidagi cho'zilish mos ravishda 46% va 31% ga etadi.
Osilgan ipdan farqli o'laroq, pilla ipi nisbatan zaif va bu uning maqsadi bilan izohlanadi. U katta stressga dosh bermasligi kerak, uning vazifasi pilla tuxumlari uchun himoya qobig'ini yaratishdir. Buning uchun o'rgimchak jingalak ipdan olti qatlamli ipni to'qiydi. Pillaning har bir ipi oltita to‘rdan iborat. Ushbu araxnoid so'nggi yillarda sun'iy tolalardan elastik trikotaj ishlab chiqarish uchun yaratilgan katta hajmli ipni eslatadi.
Yopishqoq tarmoqli tuzoqni tashkil etuvchi to'rning spiral ipi juda elastik. Uning kengayishi va siqilishi butunlay teskari bo'lib, bu jihatdan u kauchukga o'xshaydi.
Sun'iy materiallar sanoatining muammolaridan biri xaridorlarni o'ziga xos xususiyatlarga ega materiallar bilan ta'minlashdir. Masalan, ichki kiyim matosi issiqlikni saqlab turishi va namlikni o'zlashtirishi kerak, shinalar shnurlari esa juda bardoshli matoni talab qiladi.
Sun'iy oqsil tolalarining rivojlanishi hali ham boshlang'ich bosqichida, chunki biz hali murakkab aminokislota tuzilmalariga ega uzun zanjirlarni yarata olmaymiz. Yaxshi to'qimalarni hosil qilish uchun bitta aminokislota olib, uni polialanin yoki polimetil glutamat kabi uzun zanjirlarga polimerlash mumkin. Bundan tashqari, takrorlanuvchi dipeptid ketma-ketligi bilan yuqori molekulyar og'irlikdagi polimerlarni olish mumkin, masalan ... glitsin - alanin - glisin - alanin - glitsin-alanin ...
Har xil turdagi o'rgimchak to'rlarini yanada o'rganish sun'iy oqsil tolalarini yaratishda bizga yordam beradigan yo'ldir.
P.S. Britaniyalik olimlar yana nima haqida gapirishmoqda: kelajakda ham o‘rgimchak ipini, ham boshqa tabiiy materiallarni batafsil molekulyar o‘rganish asosida olimlar kundalik hayotimiz uchun turli xil o‘ta foydali narsalarni olishlari mumkin bo‘ladi, masalan, o'ta kuchli
maxsus polimerlardan tayyorlangan temir-beton buyumlar yoki shunga o'xshash narsalar.
