谁知道迷宫漏斗中蜘蛛丝的蛋白质分子结构？

蜘蛛丝以其优异的性能吸引了全世界科学家的兴趣和关注。近年来，美国、瑞士、加拿大、日本、德国、丹麦等国家对蜘蛛丝进行了深入研究，利用基因和蛋白质测定技术，解开了蜘蛛丝之谜，在人工生产蜘蛛丝方面取得了突破。随着基因工程技术和生物材料技术的快速发展，在不久的将来，蜘蛛丝将会像蚕丝一样被大规模开发利用，广泛应用于科技、国防、工业等领域。1蜘蛛丝的性能蜘蛛丝的物理密度为1.34 g/cm，与蚕丝和羊毛相近。蜘蛛丝光滑有光泽，抗紫外线能力强，耐高低温。热分析表明，蜘蛛丝在200℃以下表现出热稳定性，300℃以上变黄。而蚕丝在110℃以下表现出热稳定性，在140℃开始变黄。蜘蛛丝具有特殊的溶解性，它的橙色遇碱加深，遇酸褪色。不溶于稀酸和稀碱，仅溶于浓硫酸、溴化钾、甲酸等。，并且它对大多数水解蛋白酶具有抗性。蜘蛛丝在水中有相当大的膨胀，纵向有明显的收缩。加热时，可微溶于乙醇。蜘蛛丝几乎完全由蛋白质构成，因此它是可生物降解和可回收的。蜘蛛丝是自然界产生的最好的结构材料之一，其优异的综合性能是各种天然纤维和合成纤维无法比拟的。迄今为止，人类还无法制造出像它那样具有超强强度和强弹性的化合物。其比模量优于钢，韧性优于凯夫拉纤维。作为一种优异的吸能纤维，它被认为是制作降落伞和防弹衣的理想材料。蜘蛛丝，尤其是它的牵引丝，在力学性能上比蚕丝和一般合成纤维有突出的优势。从强度来说，与制作防弹衣的凯夫拉纤维相似，但断裂功是凯夫拉纤维的1.5倍，牢度是钢的1倍，初始模量远大于尼龙，达到凯夫拉纤维的高强高模水平。蜘蛛丝的断裂伸长率为36% ~ 50%，而凯尔瓦尔纤维仅为2% ~ 59/6，因此具有吸收巨大能量的性能。在粘弹性方面，蜘蛛丝高于尼龙和凯夫拉纤维。蜘蛛丝的重量比化学合成丝轻25 9/6，但其弹性可伸长至10倍。蜘蛛丝的另一个重要特点是耐低温。据报道，蜘蛛丝在40℃的温度下仍有弹性，只有在更低的温度下才会变硬。这种纤维的优势在需要低温使用时尤为明显。所以蜘蛛丝具有强度高、弹性好、初始模量大、断裂功高的特点，是一种非常优秀的材料。人工生产的蜘蛛丝具有优异的性能，因此获得这种蛋白质或类似的蛋白质，然后将其纺丝制备人工蜘蛛丝是材料科学家长期以来的梦想。2.1微生物植物纺丝这种方法是将蜘蛛丝基因转移到细菌、酵母或植物中，通过细菌发酵获得蜘蛛丝蛋白，然后将这种蛋白从微孔中挤出，得到极细的丝。这种细菌的繁殖工厂一旦建立成功，将会给纺织服装行业带来一场革命。但是由于各种原因，这种方法至今没有成功，主要是因为制备的蛋白质水溶性很小，只能溶解在甲酸中，并且需要加入六氟异丙醇作为稀释剂，所以水不能作为进一步加工的溶剂。2.2牛奶蜘蛛丝加拿大Nexia生物技术公司(NXB)尝试了另一种方法。他们将蜘蛛丝基因注射到山羊卵细胞中，制备重组蜘蛛丝蛋白，并利用这种蛋白-水体系完成环保的纺丝过程。因为本质上更类似于天然蜘蛛丝蛋白的组成和纺丝过程，所以成功模仿蜘蛛，并于2002年6月生产出世界上第一根“人造蜘蛛丝”。Nexia与美国陆军士兵生化司令部(SBCCOM)的科学家合作，以金网蜘蛛和十字蜘蛛为基因来源，对两种哺乳动物细胞进行基因改造。将蜘蛛丝基因注入山羊卵细胞，这种转基因羊奶中的蛋白质的结构和性能完全由蜘蛛丝蛋白模拟。重组蜘蛛丝蛋白纯度最高可达70% ~ 90%，纺丝水溶液质量浓度为2.89/6 ~ 28%(质量/体积)，纺出的纤维直径为8 ~ 40 gm。旋压采用特制的微型旋压机，是哈佛设备公司生产的样机。纺丝溶液溶剂的体积为0.5 ml，内径仅为5 mm。纺丝头由PEEK HPLC管(适马—Aldrich产品)代替，长度为6 cm，内径为0.125mm。纺丝溶液由微型往复泵驱动。这种微型纺丝机至少可以用25μl纺丝溶液工作，泵的流量为2 ~ 65438±00μl/min，凝固浴由70% ~ 80%的甲醇水溶液组成。第一代生物钢的直径比天然蜘蛛丝大1 ~ 2个数量级。据报道，电纺蜘蛛丝可以达到真正蜘蛛丝的细度。但天然蜘蛛丝具有皮芯结构，目前似乎很难模仿。生物钢生产和蜘蛛纺丝最大的区别在于后者是液晶纺丝。在蜘蛛丝腺中，可以区分出不同长度的蛋白质，分子量分别为120、150、190、250 ku和750 ku，浓度高达30% ~ 50%，呈酸性，成为液晶溶液。液晶的特点是粘度很低，用很小的力就能变形变成丝状，这是蜘蛛丝器精致的关键。看来，人类要真正模仿蜘蛛，实现大规模绿色高性能纤维生产，还需要付出巨大的努力。Nexia公司的科学家们在研究之初使用的哺乳动物细胞取自奶牛，但现在他们发现使用山羊进行转基因治疗更有益。山羊有7万个基因。他们通过转基因工程让山羊携带蜘蛛丝基因。5438年6月+2002年10月，Nexia官方宣布两只这样的“生物钢铁山羊”诞生，并分别被命名为webster和Peter。Nexia的专利技术的基础是蜘蛛丝的丝腺与山羊乳腺的细胞有一些解剖上的相似性，因此两种差异很大的动物体内的柱状上皮细胞可以产生大量的水溶性复杂蛋白质大分子。原则上可以用奶牛来实现。Nexia技术，但是山羊长得更快更容易。到2002年6月，Nexia已经与美国军方合作培育了150只转基因山羊，在纽约P P1attsbtlrgh的一个前空军基地饲养，发展正在加速。利用牛奶和羊奶的环保加工，可以生产出高性能纤维，这在10年前被认为只是一种幻想。如今，人造蜘蛛丝问世，成为当代材料科学的一大奇迹。在美国、中国等国家，以牛和仓鼠为表达体，也进行了这方面的研究。2.3蚕吐蜘蛛丝这种方法利用转基因技术中“电穿孔”的方法，将蜘蛛拖丝的基因注射到只有芝麻大小一半的蚕卵中，使养殖的蚕分泌含有拖丝蛋白的蜘蛛丝。上海生物化学研究所的科技人员几年来用这种方法解决了转基因蚕的基因导入、活性基因鉴定、传代育种等一系列技术难题。这项研究已被列为国家“863”计划的重点项目，目前正在进行中。3蜘蛛丝的应用蜘蛛丝因其特殊而优异的性能，在许多领域有着重要的应用。3.1军用蜘蛛丝坚固、有弹性、柔软、轻便，尤其具有吸收巨大能量的能力，非常适合制造防弹衣。蜘蛛丝防弹背心的性能优于芳纶纤维防弹背心。它还可以用来制造坦克和飞机的装甲，以及军事建筑的“防弹衣”。蜘蛛丝也可以用来织降落伞丝，重量轻，防缠绕，展开有力，抗风性能好，结实耐用。3.2航空航天可用于结构材料、复合材料、航空航天服装等高强度材料。3.3医疗保健广泛应用于医药卫生领域。由于蜘蛛丝是天然产物，由蛋白质组成，与人体具有良好的相容性，因此可作为高性能生物材料制作伤口封闭材料和生理组织工程材料，如人工关节、人工肌腱、韧带、假肢、组织修复、神经外科和眼科中的可降解超细伤口缝合线等。，具有良好的韧性和生物降解性。3.4建筑可作为结构材料和复合材料，应用于桥梁、高层建筑和民用建筑。结论200多年来，人们一直对蜘蛛丝的应用感兴趣。然而，近十年来，科学家利用基因和蛋白质测定等新技术，已经能够破译蜘蛛丝的奥秘。人造蜘蛛丝的出现是人类向自然学习的结果，也是当代材料科学的一大奇迹。随着现代科学技术的飞速发展，蜘蛛丝的人工制造和工业应用研究不断深入和拓展，其工业化生产技术日趋成熟，使得蜘蛛丝不能像蚕丝一样大量生产的历史宣告终结。蜘蛛丝将广泛应用于纺织服装工业、军事、医疗、航空航天、建筑和汽车工业等领域，成为新一代高级生物材料。

我找了一下，呵呵，没提分子结构