材料科学家的“丝绸之梦”

蚕宝宝是天生的“劳动能手”．它们吐出丝,结出茧．让人织出丝绸,这个过程一直令人称羡和惊讶。因为事实上,许多动物都能吐丝,却没有一种能像蚕丝那样被人类大量地利用,例如蜘蛛丝,现在,人们可以在伦敦的维多利亚和阿尔伯特博物馆（VictoriaandAlbertMuseum）看到一小块地毯和一个披肩,它们是用蜘蛛丝织成的．那块地毯不超过4平方米,所用的蜘蛛丝却来自100万只金球蜘蛛（Golden0rbSpider）,它是80个人用了5年时间才制成的。     

神奇的“生物钢”

"生物钢"指的是羊奶钢,或牛奶钢.羊奶与牛奶,本与钢铁风马牛不相及,但科学家硬是将它们巧妙地结合起来了. 早在1997年初,美国生物学家安妮·穆尔发现,在美国南部有一种称为"黑寡妇"的蜘蛛,它吐出的丝比现在所知道的任何蜘蛛丝的强度都高.而且这种蜘蛛可以吐出两种不同类型的丝织成蜘蛛网,一种丝在拉断之前,可以延伸27%,它的强度竟达到其它蜘蛛丝的两倍;第二种丝在拉断之前很少延伸,却具有很高的防断裂强度,由这种蜘蛛丝织成的布,比制造防弹背心用的"凯夫拉"纤维的强度还高得多.于是,"黑寡妇"蜘蛛丝的优良性能,很快引起科学家的兴趣,他们设想,要是有一种办法能生产像蜘蛛丝那样的高强度纤维那该多好.     

保幼激素类似物对家蚕后丝腺细胞中游离多核糖体的影响

近年在我国一些桑蚕产区利用合成的保幼激素类似物喷布于家蚕五龄中期幼虫体表,可增加蚕丝产量。关于保幼激素类似物为什么可以增加桑蚕产丝量的问题,已有的工作表明,激素处理过的五龄蚕消化液中的蛋白分解酶和淀粉酶活力增加,从而提高对桑叶的消化和吸收能力,从而使叶一丝转化率提高。保幼激素类似物有提高后丝腺中谷氨酸—丙酮酸转氨酶     

家蚕后丝腺信使核糖核酸的制备

家蚕后丝腺里的信使核糖核酸(mRNA)编码丝蛋白,mRNA与若干核糖体相连形成多聚核糖体,成为合成丝蛋白的功能单位。保幼激素类似物喷布于家蚕五龄幼虫体表,可增加蚕丝产量,其重要原因之一是增加后丝腺中多聚核糖体的含量,在一定意义上说就是在于促进了     

古老丝材料书写新传奇

<正>许多动物都产丝,如有些贻贝靠丝附着在岩石上,蜘蛛则用丝网诱捕猎物。但对人类最有用的丝来自于人们常说的蚕。蚕是家养蚕蛾的幼虫,在成蛹前会结茧,这种茧是桑蚕蛹期的保护壳,是由数百米长的丝纤维织成的。利用蚕丝是华夏文明的伟大创造,我国劳动人民在将近5000年前就开始把蚕丝纺成线,织成简单的丝织品,从而创造了灿烂的丝绸文明。但在大自然中,蚕丝并不是最     

让植物生产蜘丝

研究人员已将蜘蛛基因插入马铃薯和烟草植物 ,以使这些植物在它们的组织中制造大量的丝蛋白。如果将此蛋白质织成线 ,它们不仅能生产出坚韧的纤维 ,而且可制成无毒的能生物分解的生物医药用布。来自德国Ｇａｔｅｒｓｌｅｂｅｎ研究所的尤多·康拉德 (ＵｄｏＣｏｎｒａｄ)和同事们制成了金黄色球形蜘蛛丝蛋白基因的人造变体并把它们拼接入几种植物的基因组。他们发现 ,有些植物的蛋白质总量中 ,有 2 %以上由丝蛋白构成。将蜘蛛丝基因转入细菌已获成功。这些细菌在发酵罐里人工培养并在那里制造丝蛋白。但这些细菌得用相对昂贵的丝蛋白成分即…     

动物带来的高科技

神奇的"生物钢"生物钢指羊奶钢,也指牛奶钢。羊奶与牛奶,本与钢铁风马牛不相及,但科学家硬是将它们巧妙地结合起来。1997年,美国生物学家安妮·穆尔发现,美国南部有一种被称为"黑寡妇"的蜘蛛,它吐出的丝比人们现在所知道的任何蛛丝的强度都高,而且它可以吐出两种不同类型的丝织成蜘蛛网。第一种丝在拉断之前,可以延伸27%,它的强度竟达到其他蜘蛛丝的2倍;第二种丝在断裂之前很少延伸,却具有很高的防断裂强度。     

蛛丝特性启迪人造肌肉开发

<正>我国研究人员领导的一个国际团队发现,一种蜘蛛丝可根据环境湿度变化而扭转变形,未来有望将其应用于开发人造肌肉或制造扭转驱动器等。这种蛛丝主要由MaSp1和MaSp2蛋白组成,后者所含的脯氨酸环遇到水分子发生反应后,其中的氢键会以非对称方式被破坏,从而导致蜘蛛丝朝一个方向扭转。当环境中相对湿度达到70%时,蜘蛛大壶状腺丝开始产生超     

中国科学家揭示三维磁场的天然舞姿

最近，美国加州大学河滨分校谢丽尔&#183;哈亚斯教授主持的研究小组辨认出毒性很强的“黑寡妇”蜘蛛丝两种关键蛋白质的基因和DNA序列，将来人们可以仿造这种蜘蛛丝，用来制造一种超强护身盔甲。这种新材料还可以应用在工业、医学和军事等方面。     

仿生材料新进展

<正>据3月25日出版的英国《自然》杂志载文称,材料科学家们正从特殊的动植物身上得到启示,进而研制出有可能赋予人类超级能力的材料。以下的这些仿生材料已应用在多个领域内。超级强韧灵感来源:蜘蛛丝。蜘蛛的拖丝由原纤维构成,其中含有的晶体结构蛋白质、非晶态蛋白质能提升拖丝的强度和弹性     

发现蚕丝性能的一个新的决定因素——记邵正中团队二十余年的天然蛋白质纤维研究

邵正中,1964年出生于上海。教授,博士生导师。1991年毕业于复旦大学高分子化学与物理专业,获理学博士学位。后留校从事科研和教学工作(1996年至1998年在丹麦Aarhus大学工作),1999年晋升为教授。复旦大学高分子科学系和先进材料实验室的生物大分子课题组,以"仿生制备"项目中的若干成果,荣获了2011年度上海市自然科学奖一等奖。这些成果,是邵正中(第一获奖人)教授等人在二十余年对蚕丝和蜘蛛丝的研究过程中逐步取得的。     

保幼激素类似物增产蚕丝作用原理研究进展

一、引言 我国蚕丝生产具有悠久的历史,在公元前三世纪,我国即以盛产丝织物而闻名于世,被称为丝国,从1970年以来,我国桑蚕茧的产量已跃居世界第一位,但仍不能满足国内外的需要。自1973年昆虫保幼激素类似物在蚕业生产上的研究应用,为增产蚕丝开拓了新的途径。     

揭开蜘蛛稳吊蛛丝的奥秘

有则谜语是:"南阳诸葛亮,稳坐中军帐,摆起八卦阵,单捉飞来将."谜底是蜘蛛.可见,古人就知道蜘蛛可以稳稳地吊在蛛丝上.我们在沿着一根下垂的绳子爬上爬下时,特别容易晃来晃去.那么,悬在丝上的蜘蛛身体为什么不容易晃动?这常见的现象却一直没有得到科学的解释.直到最近,法国研究人员才发现,蜘蛛丝中含有一种特殊的分子结构,能使蛛丝富有弹性,很容易克服摆动.     

合成蜘蛛丝

美国怀俄明大学(the University of Wyoming)的研究人员们已经离析出能使蜘蛛产生丝网的基因并将这些基因拼接于细菌。这些细菌现在能提供蜘蛛丝异常强度和弹性的蛋白质。有些品种的蜘蛛丝确实要比钢强5倍。蜘蛛丝还能抗水的破坏。蜘蛛丝还能延伸30%的长度而不致破裂。由于有那么多特殊性能,科学家们一直在进行研究蜘蛛丝应用方面的用途:它可用作缝合伤口的丝线,防弹背心和人造韧带材料,飞机、航空母舰上接收机的软线以及能适应洗丝织服装的洗衣机。     

蜘蛛丝——引领潮流新风尚

<正>蜘蛛丝可以算得上是自然界中最结实、最具有延展性的材料。在数百年的尝试后,蜘蛛丝的研发终于取得了重大突破1709年,法国蒙彼利埃法院院长弗朗索瓦·席来尔(Francois Xavier Bon de Saint Hilaire)向当时的太阳王——路易十四献上了一双银色的蜘蛛丝制成的长袜,这双袜子是用几百个精心收集的蜘蛛卵囊编织而成的。可要收集这些蜘蛛卵囊并不是件容易的事。次年,席来尔在给英国皇家学会的信中写到:"目前唯一的困难就是蜘蛛卵囊供不应求。"而3     

蜘蛛丝：古老的昆虫与高科技结缘

瑞士科学家近日宣称,他们在一块琥珀中发现了一束1.3亿年前的蜘蛛丝。2003年7月22日,瑞士巴塞尔大学的科学家们在黎巴嫩杰津附近的琥珀矿中发现了这束古老的蜘蛛丝,他们还在蜘蛛丝上发现了蜘蛛腺体分泌出的粘液。巴塞尔大学的塞缪尔·乔克说,这个标本的意义不仅在于它是源自远古时代的蜘蛛丝,更重要的是它比过去在波罗的海的琥珀矿中发     

奇“丝”妙想

蚕和蜘蛛都是动物界非常优秀的“纺织能手”，它们吐的丝的优良性能令我们人类称奇。科学家致力于研发“人造蚕丝”、“人造蛛丝”，以满足我们除衣着服饰以外的更多方面的需求。     

动物奥秘与军事仿生

世界上有许多军事发明,都是科学家在探索动物奥秘中得到启迪而发明的。蜘蛛和装甲生物学家通过对蜘蛛丝的研究,发现其强度相当于同等直径的钢丝的5倍。受此启示,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料,可以用来作防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。     

再生丝素蛋白在水溶液中构象转变的Cu(Ⅱ)离子效应

蚕丝由于其出色的材料性能, 引起人们对蚕丝基础及应用研究的广泛关注, 其中丝蛋白与金属离子的相互作用一直是人们研究的热点. 利用远紫外圆二色谱(circular dichroism, CD)方法研究了水溶液中金属离子Cu(Ⅱ)对蚕丝素蛋白构象的影响. 结果表明, 一定量Cu(Ⅱ)离子的引入有利于丝素蛋白分子链从无规卷曲向b-折叠构象的转变, 然而Cu(Ⅱ)离子的进一步增加反而会抑制β-折叠构象的形成. 同时研究结果还表明, Cu(Ⅱ)离子对丝素蛋白构象的影响遵循“成核依赖性”机理. 这一机理与存在于中枢神经系统中的朊蛋白在Cu(Ⅱ)离子诱导下的病变过程非常类似. 因此, 深入研究金属离子对丝素蛋白构象的影响不仅可以使我们对蚕吐丝过程能有更进一步的认识, 而且还可以将易于获得的稳定丝素蛋白作为模型蛋白, 为中枢神经系统疾病的研究提供帮助.     

利用PCR技术克隆家蚕丝素基因启动子片段

家蚕丝素(fibroin)是由一条约370kD的重链和一条约25kD的轻链,通过二硫键连接而成。为其编码的两个基因在后丝腺内等量、同步表达。它们5′端上游的转录调控区同源性很强,说明重链与轻链受同—机制调控。丝素mRNA在5龄后丝腺细胞中占