蛛丝多级结构示意图[1]▲
显微电镜下的蛛丝照片[2]▲
蛛丝的主要组成为蛋白质,此外在纤维蛋白周围还存在着许多小液滴,内含丰富的小分子物质,具有增强黏性、稳定结构、麻痹猎物神经的作用。
蜘蛛丝有着良好的力学性能,强度高、韧性好,这得益于蛛丝的多级结构。蛛丝由多条丝心蛋白组成的蛛丝纤维组成,蛛丝纤维中则交替排列着结晶区与非结晶区。
结晶区是β-折叠结构交替往复形成的规整结构,在氢键作用下,强度高、形状稳定、不易形变,使蛛丝能够承受很大的张力,同时氨基酸之间形成氢键,所以难以和水分子形成氢键而具有疏水性质;
而非结晶区则连接于结晶区之间,形状随意了许多,因而伸屈自如,为蛛丝提供了良好的韧性,也被叫做无定形区。
为什么蛛丝会呈现这样的结构特点呢?这要从蛛丝蛋白的基本单位——氨基酸的组成与排列说起,在后面的故事中我们会作相关介绍。
引用文献:
[1]Merisa Saric, Thomas Scheibel,
Engineering of silk proteins for materials applications,
Current Opinion in Biotechnology,
Volume 60,2019,Pages 213-220,
[2]Teulé F, Addison B, Cooper AR, Ayon J, Henning RW, Benmore CJ et al. Combining flagelliform and dragline spider silk motifs to produce tunable synthetic biopolymer fibers.
Biopolymers.
Volume 97, Issue 6, 2012 Jun, Pages 418-431.
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