国家自然科学基金(30760041)
- 作品数：13 被引量：29H指数：6
- 相关作者：蒋平肖永红郭聪廖信军周兵更多>>
- 相关机构：井冈山大学四川大学西南民族大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江西省自然科学基金江西省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：生物学轻工技术与工程更多>>
- 干燥与拉伸对蜘蛛拖牵丝超收缩性能的影响被引量：7
- 2010年
- 蜘蛛丝尤其是纺自大壶状腺的拖牵丝,具有独特的机械性能,是自然界颇具应用潜力的生物材料。研究已表明作为大壶状腺丝特征反应的超收缩现象与其机械性能之间会相互影响,且通过控制超收缩及湿拉伸,可以再现蛛丝的机械性能。因此,探明超收缩过程的机制是蛛丝研究及应用中重要的一环。本文使用三种方式(短时间浸润-干燥,长时间浸润-干燥,浸润-干燥-拉伸)循环处理悦目金蛛拖牵丝,并测量其收缩率的变化,发现短时间浸润-干燥(收缩率=78±2%)交替处理比长时间浸润-干燥(72±1%)处理更有效地促进拖牵丝的收缩;干燥后拉伸(收缩率=75±1%)可阻碍蛛丝的进一步超收缩(未拉伸收缩率=82±2%)。用原子力显微镜观察超收缩前后的表面形貌变化,发现收缩后的拖牵丝比原始丝更光滑。有两种可能的分子机制解释干燥与拉伸对拖牵丝超收缩性能的影响。
- 蒋平刘姝卓春晖
- 关键词：原子力显微镜
- 悦目金蛛和棒络新妇卵袋丝物理化学结构表征及其力学性能研究被引量：11
- 2010年
- 蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,它特有的结构和性能与其生物学功能密切相关。作者采用氨基酸自动分析仪、傅立叶转换红外光谱仪、扫描电镜和电子单纤强力仪对悦目金蛛(Argiope amoena)和棒络新妇(Nephila clavata)的卵袋丝进行了物理化学结构表征与力学性能的研究,结果表明两种蜘蛛卵袋均由微米级柱状腺丝、大壶状腺丝、亚微米级或纳米级葡萄状腺丝构成。卵袋丝的表面形貌特征、极性氨基酸含量、大侧链与小侧链氨基酸的比值、无定型区、β-折叠结构与结晶结构的含量等氨基酸组成种类与蛋白质二级结构特征,均满足各自生物学功能对断裂强度、延展性、初始模量等力学性能的要求。
- 蒋平吕太勇肖永红曾建忠周兵郭聪
- 关键词：蜘蛛力学性能
- 悦目金蛛卵袋的结构与组成被引量：14
- 2008年
- 采用SEM和氨基酸自动分析仪对悦目金蛛(Argiope amoena)卵袋的结构、纤维组成和覆盖层的氨基酸组成进行了观察研究。结果表明悦目金蛛卵袋呈封闭的倒三角形,是由多种丝腺纺出的丝纤维形成的多个覆盖层构成的,从外向内分别为:金黄色大壶状腺框架丝,灰绿色、浅棕色、白色外覆盖层和棕色内覆盖层,其中外覆盖层是由6根大直径(约4.8-6.8μm)柱状腺丝纤维和一些小直径(约0.26-0.76μm)纤维混合成的基本纤维束单元所折叠成的片层丝被构成的,小直径丝纤维的数量从灰绿色丝被(外)到白色丝被(内)逐渐增加,而内覆盖层仅仅是由6根大直径(约5.20μm)柱状腺丝纤维构成的基本纤维束单元折叠而成。卵袋外覆盖层丝(白色绒状丝纤维除外)的甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸等氨基酸的百分含量分别介于卵袋内覆盖层丝和葡萄状腺丝相对应氨基酸的百分含量之间,这一数据支持Foradori等关于卵袋小直径丝纤维是由葡萄状腺纺出的推论。悦目金蛛能调节卵袋层丝的颜色、直径、覆盖层丝纤维和氨基酸的组成,使卵袋获得各方面最优化的功能,为卵或若蛛提供支持和保护。
- 蒋平肖永红周兵廖信军郭聪
- 关键词：悦目金蛛氨基酸组成扫描电镜
- 棒络新妇卵袋结构与组成被引量：8
- 2009年
- 采用SEM和氨基酸自动分析仪对棒络新妇Nephitaclavata卵袋进行了结构观察和氨基酸组成分析。结果表明棒络新妇的卵袋呈开放的网筛椭球状，结构简单，分为框架（大壶状腺丝）、金黄色或白色外层（主要含大壶状腺丝）和白色内层（主要含柱状腺丝）三部分，内外层都是由大（approx．6～13μm）、中（1．25～3．0μm）、小（approx．0．7～0．8μm）直径的丝纤维构成。卵袋框丝和外层丝的氨基酸组成相似，甘氨酸（分别占22．9％和32．5％）和丙氨酸（占24％左右）的含量最丰富，其次是谷氨酸（占16．5％左右）和丝氨酸（分别占8．3％和3％），苏氨酸含量低（分别占2．12％和0．68％）。与外层丝相比，卵袋内层丝纤维丝氨酸和苏氨酸的含量显著增加，分别为19．1％和6．11％左右，同时甘氨酸的含量显著减少，为7．2％左右，谷氨酸和脯氨酸的含量较低。大小侧链氨基酸比值（LC：SC）分析表明卵袋内层丝（1．03）〉卵袋框丝（0．85）〉卵袋外层丝（0．66）≈拖牵丝（0．64）〉蚕丝（0．34），似乎表明卵袋框丝是不同于同纺自大壶状腺的典型蛛丝（拖牵丝）的新型蛛丝纤维。卵袋内层的主要构成成分是另一种具有截然不同氨基酸组成的柱状腺丝。棒络新妇能调节卵袋层丝的颜色、直径、丝纤维的组成及覆盖层的氨基酸组成，使卵袋获得各方面最优化的功能，为卵或若蛛提供支持和保护。
- 蒋平周兵肖永红吴梦玲廖信军郭聪
- 关键词：氨基酸组成扫描电镜
- 三种不同功能蛛丝的超微结构与拉伸力学行为被引量：6
- 2011年
- 蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,是自然界极具应用潜力的生物材料,但它特有的结构和机械性能与其生物学功能密切相关。为此,本文采用扫描电镜和单纤强力仪对两种结圆网蜘蛛的卵袋框丝和内层丝与圆网铆钉丝三种不同功能蛛丝的超微结构、拉伸力学性能以及断裂能在应力应变曲线的弹性区、屈服区和加强区的分配进行了研究,结果表明不同生物学功能的蛛丝表现出不同的力学行为,并呈现一定的机械性能策略,主要表现为:断裂能在应力应变曲线的弹性区、屈服区和加强区的权衡;不同力学性能参数之间的权衡,如伸长和荷载、断裂强度和延展性等参数之间的权衡,以适应不同的功能要求。这对人们进行新型防护材料的仿生设计具有重要指导意义。
- 蒋平吕太勇肖永红刘海英刘亮熊超群江丽琴郭聪
- 关键词：蜘蛛丝超微结构拉伸力学性能
- 蜘蛛丝的结构与机械性能研究进展被引量：6
- 2010年
- 蜘蛛丝是一种天然动物蛋白纤维,含有(GPGXX)n/(GPGQQ)n、An/(GA)n、(GGX)n等多种重复多肽序列,具有多样的分子结构、机械性能与生物生态学功能,同时还具有强度高、弹性好、初始模量大、断裂能大、可生物降解、生物相容性好、保湿性好、轻盈等其它合成高性能纤维所无法比拟的优良机械性能及特性。为此,本研究对蜘蛛丝的组成、结构、机械性能、纺丝机理、应用前景进行了概述。
- 蒋平肖永红吕太勇廖信军
- 关键词：蜘蛛丝机械性能
- 横纹金蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系被引量：1
- 2018年
- 采用电子单纤强力仪对横纹金蛛Argiope bruennichi卵袋框丝、卵袋外覆盖层丝被与卵袋内层丝3种不同功能蜘蛛卵袋丝的力学行为进行测试研究,采用电子天平对卵袋丝的生物学功能进行量化,拟探明蜘蛛卵袋丝的力学行为与生物学功能之间的关系。结果表明,与卵袋框丝相比,卵袋内层丝负荷-位移曲线弹性区增加、屈服区小、加强区平缓、延展性好;卵袋框丝具有反复拉伸的特性,力学行为重复性好;卵袋框丝、卵袋内层丝和卵袋外覆盖层丝被的屈服点和断裂点负荷均远大于卵块重量,说明雌蛛在后代的保护方面投入巨大; 3种卵袋丝均满足各自生物学或生态学功能对其断裂点负荷、延展性等力学性能的要求。这对人们进行新型纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。
- 蒋平吴丽华廖信军龙婉婉王安萍郭聪
- 关键词：横纹金蛛生物学功能
- 横纹金蛛卵袋结构与纤维组成被引量：5
- 2011年
- 采用SEM和氨基酸自动分析仪对横纹金蛛(Argiope bruennichi)卵袋的超微结构与氨基酸组成进行了观察研究。结果表明,横纹金蛛卵袋呈封闭的葫形,是由多种丝腺纺出的微米与纳米级的丝纤维形成的多个覆盖层构成,具有多层复杂结构,从外向内分别为:框架、卵袋覆盖帽、外覆盖层和内覆盖层、卵块覆盖帽、卵块包裹层,其中外覆盖层与卵袋覆盖帽内侧面的丝较外侧面的丝排列规则均匀。卵袋框丝与典型的拖牵丝(大壶状腺丝)氨基酸组成相似,甘氨酸和丙氨酸的含量最丰富,分别约占37%和25%,其次是谷氨酸、脯氨酸和丝氨酸,分别约占10%、7%和5%;其余卵袋丝纤维的氨基酸组成与典型的柱状腺丝相似。与卵袋框丝相比,卵袋覆盖层的丝氨酸含量显著增加,约占22%,同时甘氨酸与脯氨酸的含量显著减少,分别约占7%与2%,并含有更多的极性和大侧链氨基酸。本文根据氨基酸组成与扫描电镜的结果综合分析了不同直径丝纤维的丝腺来源。
- 蒋平吕太勇肖永红江丽琴熊超群郭聪
- 关键词：横纹金蛛氨基酸组成扫描电镜
- 棒络新妇和悦目金蛛拖丝超微结构与力学行为被引量：5
- 2010年
- 采用SEM对棒络新妇Nephila clavata腹部向上和向下在水平纱窗上爬行时纺出的拖丝、悦目金蛛Argiope amoena捕食拖丝与垂直向下缓慢纺出的拖丝及其圆网的铆钉丝进行了超微结构观察,采用电子单纤强力仪对棒络新妇拖丝与悦目金蛛圆网铆钉丝进行了力学拉伸试验。结果表明棒络新妇和悦目金蛛拖丝均呈现出一至多根细丝纤维的多样化超微结构特征,其中悦目金蛛圆网铆钉丝还呈现出"S"形似弹簧的结构。两种蜘蛛丝的力学行为和性能与各自的功能要求相一致。蜘蛛能调节拖丝的超微结构、纤维组成和直径大小以适应其在不同环境条件下对力学性能和功能的瞬时需要。研究结果有助于拓宽和加深人们对蜘蛛丝超微结构、力学性能与生物学功能之间关系的认识和理解。
- 蒋平刘辉芬肖永红廖信军郭聪
- 关键词：蜘蛛丝超微结构生物学功能
- 蜘蛛大壶状腺丝的反复拉伸力学行为和性能被引量：1
- 2022年
- 利用电子万能试验机与激光拉曼光谱仪对蜘蛛大壶状腺丝的反复拉伸力学行为及其拉伸后蛋白二级结构的变化进行测试研究。结果表明,大壶状腺丝具有优良的反复拉伸特性,且越拉越硬,但其屈服强度基本保持不变;前后两组分别定伸长间隔15~25 s和5 min拉过屈服点甚至拉伸至加强区的力学行为曲线均重叠良好;前后两组拉伸长时间(≥23 min)间隔后,只需一次拉伸就能不受拉伸历史的影响重现之前的力学行为,表现出类似橡胶的粘弹性力学行为特征;大壶状腺丝被反复拉伸时无规则卷曲之间的氢键断裂,停止拉伸卸载松弛后间隔时间的延长使部分结构恢复,同时形成β-转角或β-弯曲以及PGⅡβ-折叠的新结构,经多次反复拉伸后原有的β-折叠结构逐渐被破坏,断裂时被全部破坏。本研究结果对人们进行新型功能纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。
- 蒋平吴丽华吕太勇JoséPérez-Rigueiro王安萍
- 关键词：有机高分子材料蛋白二级结构
