Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Badacze z Institut Laue-Langevin (ILL) ujawnili zaskakującą właściwość białek wchodzących w skład nici przędzionej przez jedwabniki. Okazuje się, że podczas rozcieńczania stają się one bardziej skoncentrowane (Soft Matter).

Akademicy od dawna próbują zrozumieć, jak z nieuprzędzionych białek prekursorowych tworzy się włókno jedwabne. Z kilku powodów jest to jednak trudne zadanie. Po pierwsze, trzeba jakoś rozstrzygnąć problem z pozyskiwaniem wystarczających ilości oryginalnych próbek. Po drugie, istnieje niewiele technik pozwalających na badanie struktury cząsteczek biologicznych o tak dużych rozmiarach.

Przeważnie białka są stabilne przy stężeniach ok. 1 mg/ml. W miarę gdy stężenie rośnie, rozpoczyna się agregacja (koagulacja). W przypadku białek prekursorowych jedwabnej nici naukowcy z Lund i Uniwersytetu Oksfordzkiego zaobserwowali niecodzienne zjawisko. Pierwotne ich stężenie w organizmie gąsienicy oscylowało wokół 400 mg/ml. Jak na to, aby białka pozostały stabilnie rozproszone w koloidzie, mamy do czynienia z niezwykle wysokimi stężeniami. Co dziwniejsze, gdy stężenie spadało, białka zaczynały się rozciągać i przepływać, ostatecznie gromadząc się w jednym miejscu. Spodziewaliśmy się czegoś odwrotnego – podkreśla dr Cedric Dicko.

W pierwotnym stężeniu białka tworzą helikalną strukturę o kącie skrętu rzędu ok. 90 nm. Podczas rozcieńczania dochodzi do rozkręcenia aż do osiągnięcia rozmiarów 130 nm. Efekt osiągnięty w laboratorium przypominał rozwinięcie zgrabnego kłębka w bezładną plątaninę nici, w obrębie której dochodzi do tworzenia się supłów. Gąsienice potrafią jednak kontrolować proces, dlatego gdy zaczyna się rozplatanie spirali, powstają uporządkowane włókna jedwabne.

Naukowcy mają nadzieję, że dzięki zdobytej właśnie wiedzy uda się uzyskać nić o pożądanych właściwościach mechanicznych. Poza tym mają pomysł, jak poradzić sobie z problemem białek z regenerowanej nici jedwabnej. Uzyskiwało się je przez rozłożenie włókien kokonu wysokimi stężeniami soli. Były one jednak mniejsze i miały gorszą jakość od oryginalnych białek prekursorowych. [Jak widać], stężenie wpływa na zachowanie białek, a więc na typ materiału, który można wyprodukować, wyjaśniając różne wyniki poszczególnych grup badawczych.

Zespół posłużył się niskokątowym rozpraszaniem neutronowym (ang. small angle neutron scattering, SANS). Wg akademików, był to jedyny sposób na zdobycie danych nt. zachowania tych dużych cząsteczek w roztworze. Jest też inny plus związany z wykorzystaniem neutronów – ponieważ nie mają ładunku, nie powodują obserwowalnych szkód w próbkach biologicznych. Oznacza to, że próbki da się badać wielokrotnie [...] – podsumowuje dr Phil Calow z ILL.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rośliny przewidują porę dnia, kiedy napadną na nie chmary głodnych owadów i przygotowują się, by je odstraszyć, uruchamiając hormonalną broń.
      Kiedy przechodzisz obok roślin, nie wyglądają, jakby cokolwiek robiły. Intrygująco jest obserwować całą tę aktywność na poziomie genetycznym. To jak przyglądanie się oblężonej fortecy w stanie pełnej mobilizacji - opowiada prof. Janet Braam z Rice University, dodając, że naukowcy od dawna wiedzieli, że rośliny dysponują zegarem biologicznym, który pozwala im mierzyć czas bez względu na warunki oświetleniowe. Liście niektórych roślin podążają np. za przesuwającym się po nieboskłonie słońcem, a nocą "resetują się", zwracając się w kierunku wschodu.
      Ostatnimi czasy biolodzy ustalili, że aż ok. 1/3 genów rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) jest aktywowanych przez rytm okołodobowy. Zastanawialiśmy się, czy niektóre z tych regulowanych rytmem okołodobowym genów mogą pozwalać na przewidywanie ataków owadów w sposób analogiczny do przewidywania świtu - opowiada Michael Covington (obecnie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis).
      Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, studentka Danielle Goodspeed zaprojektowała eksperyment. Wykorzystała 12-godzinny cykl świetlny. W ten sposób zaprogramowała zegary biologiczne roślin i gąsienic błyszczki ni (Trichoplusia ni), które żywią się liśćmi A. thaliana. Połowę roślin umieszczono z gąsienicami przyzwyczajonymi do regularnego i takiego samego jak one cyklu dzień-noc, natomiast reszta rzodkiewników stykała się z gąsienicami z przesunięciem faz - ich zegary były ustawione na dzień, który przypadał na porę będącą dla rzodkiewników nocą itd.
      Odkryliśmy, że rośliny wyregulowane na tę samą fazę co gąsienice błyszczki były stosunkowo oporne, natomiast okazy z przesunięciem faz ulegały zniszczeniu przez żerujące na nich gąsienice.
      Razem z Wassimem Chehabem Goodspeed badała akumulację hormonu jasmonianu, wykorzystywanego przez rośliny do wytwarzania metabolitów wpływających na żerowanie owadów (pod wpływem uszkodzenia mechanicznego następuje skok syntezy jasmonidów, a następnie uruchomienie biosyntezy enzymów odpowiedzialnych za gromadzenie się fitoaleksyn oraz inhibitorów proteinaz; blokują one aktywność proteinaz owadów, którym odcina się w ten sposób dostęp do białek rośliny). Naukowcy stwierdzili, że w ciągu dnia, gdy gąsienice T. ni są najbardziej napastliwe, rzodkiewniki nasilają produkcję hormonu. Okazało się, że rośliny wykorzystują zegar biologiczny do wytwarzania innych związków obronnych, np. zapobiegających infekcjom bakteryjnym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obunogi z gatunku Crassicorophium bonellii wytwarzają niewrażliwą na oddziaływania słonej wody, lepką nić, za pomocą której spajają ziarna piasku na norki. Na odnóżach skorupiaka znajdują się ujścia specjalnych gruczołów. Co ciekawe, zwierzę łączy techniki produkcji cementów wąsonogów i jedwabnych nici pająków.
      Jak tłumaczą autorzy artykułu, który ukazał się w piśmie Naturwissenschaften, włóknisty jedwab stanowi mieszaninę glikozaminoglikanów i białek. Wydzielina 2 typów gruczołów pokonuje przewód, który rozgałęzia się na szereg mniejszych. Wszystkie uchodzą do wspólnej komory o wrzecionowatym kształcie.
      Wg biologów, komora stanowi przechowalnię oraz rodzaj mieszalni obu rodzajów wydzieliny. Tutaj jedwab jest mechanicznie, a może i chemicznie zmieniany, by stać się włóknisty.
      Profesor Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego opowiada, że budując sobie schronienie, C. bonellii zlepia nicią piasek, glony, a nawet własne odchody. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że lepka substancja pochodzi z odnóży, ale dopiero teraz zorientowali się, że obunogi wyciągają ją w nić w podobny sposób jak pająki.
      Poza tym, że nić jest wodoodporna, niewiele wiadomo o jej właściwościach. Vollrath podejrzewa, że może być równie wytrzymała i elastyczna, co nić pajęcza. Ze względu na specyficzne środowisko, w którym jest wykorzystywana, musi jednak także mieć pewne unikatowe cechy.
      Zrozumienie sekretów tego typu materiałów pozwoliłoby opracować kleje wykorzystywane w wodzie morskiej czy metody zapobiegania porastaniu kadłubów statków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Samce czarnych wdów wychwytują wskazówki zapachowe świadczące o stopniu odżywienia samicy. Ponieważ robią to za pomocą stóp, wystarczy, że przejdą się po sieci potencjalnej wybranki. To sprawa życia i śmierci (dosłownie), gdyż po kopulacji dużo mniejszy samiec może stać się dla kochanki kaloryczną przekąską.
      Zespół prof. Jamesa Chadwicka Johnsona z Uniwersytetu Stanowego Arizony przeprowadził ciekawe eksperymenty, których wyniki opublikowano w piśmie Animal Behaviour. By mieć pewność, że samce spotkają dobrze odżywione samice, karmił te ostatnie podawanymi pęsetą świerszczami. Przytrzymywaliśmy świerszcze szczypczykami, by spoczywały na pajęczej sieci. Po jakimś czasie nadbiegała samica, która wystrzeliwała nić i omotywała owada. Pajęczyce dostawały jednego świerszcza na tydzień. Po mniej więcej 3 tygodniach były tak nasycone, że trzeba je było prawie zmuszać do jedzenia. Chcieliśmy jednak mieć pewność, że pochłonęły tyle świerszczy, ile się da. Druga grupa samic przeszła krótki post. Nie stanowiło to zagrożenia dla ich zdrowia, ale stały się "widocznie mniejsze".
      Po etapie manipulacji z samicami przyszła kolej na ich partnerów. Samce umieszczano na zwitkach nici z sieci samic z obu grup. Oczyszczono je z fragmentów ciał ofiar, by nie sugerować w ten sposób stopnia odżywienia właścicielki. Johnson opowiada, że przy ostatecznym spotkaniu obu płci oprócz zwykłego schematu zastosowano również zabieg zamiany samic: odżywione trafiły do sieci przymusowo odchudzanych pajęczyc i na odwrót.
      Po rekonesansie przeprowadzanym za pomocą stóp samiec zabierał się do żwawszego tańca godowego, kiedy wyczuł, że trafił do dobrze odżywionej samicy. Przed wspinaniem się na samicę samic spędza godzinę lub dwie na chodzeniu wokół i ciągnięciu oraz obstukiwaniu sieci. To jak pajęcze tai chi. Poruszając odnóżami, samiec stwarza unikatowy wzorzec drgań, który stanowi dla partnerki komunikat: "nie jestem ofiarą".
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gąsienice jedwabników, które karmi się liśćmi morwy z dodatkiem fluorescencyjnych barwników, produkują nici o interesujących barwach, np. rażąco różowej.
      Doktorzy Natalia Tansil i Han Mingyong z Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) w Singapurze podkreślają, że metoda jest tania i prosta. Obecnie trwają rozmowy z potencjalnymi partnerami przemysłowymi, dzięki którym w ciągu kilku lat proces powinno się łatwo przeskalować i skomercjalizować. Ponieważ barwnik trafia do rdzenia nici, kolory utrzymują się dłużej niż przy tradycyjnym farbowaniu. Poza tym nie zużywa się tyle wody, a i zanieczyszczenie środowiska jest znacznie mniejsze. By produkt trafił na rynek, trzeba jeszcze rozszerzyć gamę dostępnych kolorów i zadbać o powtarzalność, także w zakresie intensywności barw.
      Naukowcy widzą dla swojej dietetycznej metody również zastosowania na niwie medycyny. Czemu bowiem nie podawać żerującym gąsienicom Bombyx mori czegoś, co pozwoliłoby uzyskać nici, a następnie opatrunki ze związkami antybakteryjnymi, przeciwzapalnymi czy antykoagulantami? Badacze z Singapuru myślą też o gazach lub bandażach z substancjami działającymi jak czujniki.
      W przeszłości fluorescencyjne nici wytwarzały jedwabniki zmodyfikowane genetycznie. W 1999 r. BBC opublikowało np. artykuł o dokonaniach zespołu prof. Hajime Moriego z Instytutu Technologii w Kioto, światowej stolicy kimona. Japońskie jedwabniki wytwarzały świecącą zieloną nić, ale nie o kolor tu właściwie chodziło. Naukowcy chcieli ulepszyć właściwości nici. Założyli, że gdyby po wprowadzeniu genu pozwalającego na wzmocnienie oprzędu świecenie znikło, świadczyłoby to o skutecznym podstawieniu jednego genu drugim.
      Specjaliści z IMRE uzyskali niezmienione strukturalnie różowe, żółte czy pomarańczowe nici, które zaczynały świecić po potraktowaniu promieniami UV. Jedyną różnicą między proponowanym procesem a aktualnie stosowanymi metodami hodowli jest dodawanie barwnika do menu w ostatnich 4 dniach stadium larwalnego. Potem kolorowe kokony mogą już być zbierane i przetwarzane za pomocą zwykłych metod – opowiada rzecznik IMRE Eugene Low Ooi Meng.
×
×
  • Create New...