丝蛋白简介

蜘蛛丝化学组成与形态结构

蜘蛛丝是由一些被称为原纤的纤维束组成， 而原纤又是几个厚度为120nm的微原纤的集合 体， 微原纤则是由蜘蛛丝蛋白构成的高分子 化合物。 它的横截面形态接近圆形， 与蚕丝 的三角形不同， 横切断裂面的内外层为结构 一致的材料， 无丝胶。 蜘蛛丝是单丝， 不需 要丝胶来粘住两根丝，因此没有蚕丝那样覆盖 于表面的水溶性物质。

（2）丝胶的组成和结构：丝胶存在于茧丝的 外围，因其性状与动物胶相似，故称为丝胶。 丝胶对丝素起保护作用，丝胶由蛋白质分子构 成，分子量约在10万，大部分由无规线团状的 非结晶球状蛋白质组成。
蚕丝的应用与改性



蚕丝用作织物纤维，其所以出类拔萃，是由于它具有 多孔性及很高的吸水回潮率，透气性好，光滑柔软， 手感好，因而穿着舒适；又因其具有特殊的光泽，使 织物显得很华贵，故有“纤维皇后”之称。但其缺点 易折皱，光照后易泛黄。为此，要作改性研究。 蚕丝的物理改性主要通过混纺。化学改性主要通过接 枝共聚。目的在于提高抗皱性和防光照泛黄性。 由于丝素蛋白对人体无害，丝素可制成透气良好的丝 素膜，用作人工皮肤、隐形眼镜以及人工角膜；丝素 经酸或酶水解成多肽，作为化妆品可改善皮肤的营养。 在食品、医疗及药物中也有应用前景。
蜘蛛丝


蜘蛛丝的主要成分为蛋白质氨基酸，其中百分 之六十的化学成分是丙氨酸、甘氨酸，其他则 是由20多种次要氨基酸组合而成的，也有某些 蜘蛛丝化学成分多达300种以上，非常的复杂， 目前无法以人工方式加以完全合成仿制。 含丙氨酸的蛋白分子形成结晶结构，赋予蜘蛛 丝强力；而排列较为杂乱的含甘氨酸蛋白分子 使蜘蛛丝有极好的弹力。
蜘蛛丝的特性与应用





质轻 高强度（钢铁的5倍） 高弹性（芳纶的10倍） 坚韧性（已知材料中最高） 扭转形状记忆效应 生物相容性好 因此, 它在航空航天(如飞机和人造卫星的结构材料、 复合材料,宇航服装)、军事(如坦克装甲、防弹衣、降 落伞)、建筑(如桥梁和高层建筑的结构材料)、医学(如 人造关节、肌腱、韧带)等领域表现出广阔的应用前 景
蚕丝被的特性
1.最懂得关心你的被子—吸湿透气性

蚕丝的丝素中有很多极细的孔隙（对比卷曲棉），丝 素中氨基酸本身为亲水性,所以蚕丝的吸湿性比较好 蚕丝的散湿速度快，即使含水率达到30％ ，手感仍 不觉得潮湿 由于蚕丝是多孔性的物质，是热的不良导体，保暖性 能好，故又适宜制作冬季服装。


蚕丝被的特性
蛋白质的元素组成及其单体


蛋白质由C、H、O、N、S 等元素组成。特种蛋白质 还含有铜、铁、磷、钼、锌、碘等元素。 组成蛋白质的单体为氨基酸类，蛋白质水解得到各种 α-氨基酸的混合物。α-氨基酸具有如下的通式：

目前，已发现有 20 多种氨基酸
蛋白质的分子结构

多肽：称酰胺键 （--CO – NH--）为肽键。分 子量少于 10000 的称为多肽，分子量大于 10000 的称为蛋白质。 蛋白质分子中除了多肽键外，在肽链不同部位 之间或几条肽链之间，还存在着其它类型的键。 蛋白质分子中主要的副键有氢键、双硫键、离 子键、酯键等，简介如下：
谢谢！

（1）氢键：肽链上亚氨基的氢与另一条肽链羰 基上的氧生成氢键，存在于肽链之间或一条肽 链各链段之间。
(2)双硫键：两个半胱氨酸残基，除各自加入肽链外，还通 过—SH 基的脱氢，形成共价交联的双硫键。双硫键非常 牢固，起稳定肽链空间结构的作用。 (3)离子键：氨基酸残基中的羧基与另一氨基酸残基中的氨基， 在生理的pH值下离子化，正、负离子间结合形成离子键， 也称为盐键。离子键也用于维恃蛋白质的三维结构。 (4)疏水键：在水浴液中，蛋白质分子疏水性较强的一些侧基， 如内氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等，会避开水而相 互缔合在一起，这种结合力称为疏水键，藏于分子内部， 对蛋白质分子结构的稳定和功能起重要作用。
蚕丝基础知识
蚕丝是世界上最细最柔软的天然纤维，它的细胞结构最接 近人体肌肤，所以其亲肤性能是所有纤维中最好的，被誉 为“纤维皇后”。蚕丝中含有97%以上动物蛋白以及人体 必需的18种氨基酸。其中，丝氨酸有滋养皮肤、防止皮肤 老化的作用；酪氨酸能吸收紫外线，故具有美白肌肤的作 用。蚕丝纤维有大量中孔结构，富含亲水因子，能及时吸 收水分，它的吸湿性仅次于羊毛，优于棉，所以吸湿排汗 性能优越（在标准大气条件下，回潮率可达11%左右，不 使人感到潮湿）。蚕丝柔软又富有弹性，在极短的时间内 即可将被内温度调至与体温相当的温度，寒冷时保持热量， 炎热时排出热气，具有天然的调节功能，达到冬暖夏凉的 效果。

桑蚕丝可以加工提炼成天然蚕丝水解液的活性， 从而抑制酪氨酸酶生成黑色素。
蚕丝被的特性
5.最舒适的被子――人类的第二层肌肤


“人体第二皮肤”的美誉， 被业界称为"纤维皇后" 其主要成分为纯天然动物蛋白纤维， 其构造和人类的皮肤是最相近的， 有87%是一模一样的， 内含多种人体必须的氨基酸， 有防风、除湿、安神、 滋养及平衡人体肌肤的功效.
蛋白质的分类与功能

蛋白质有多种分类方法，一般可依其形状分为 两大类：一类是能溶于水、酸、碱或盐溶液的 球状蛋白质；一类是不溶于水的纤维状蛋白质。
（一）球状蛋白质 多肽链自身扭曲折叠成特有的球形，如肌 红蛋白、血红蛋白酶等，都是球状蛋白质。肌 红蛋白接受从血红蛋白带来的血中的氧作为暂 时性氧的储存库．其分子折叠成扁圆球形，血 红蛋白用于输送氧气到全身，又将二氧化碳输 送到肺部。 （二）纤维状蛋白质 （丝蛋白） 纤维状蛋白质分子的形状为线形。按构象 分为三类：α-螺旋结构，如羊毛角蛋白、肌蛋 白、血纤维蛋白、胶原蛋白；β-片层结构，如 羽毛中的 β-角蛋白、蚕丝中的丝心蛋白；无规 线团，如花生蛋白、酪蛋白和卵蛋白。

蛋白质的三级结构和四级结构 蛋白质多肽链上所有原子之间的相互作用 使多肽链进一步折叠、盘曲成为内有袋形空穴 的空间排列，称为三级结构。扭折时，倾向于 把亲水的极性基团露于表面，而疏水的非极性 基团包在中间。由两个或两个以上各具有特定 一、二、三级结构的多肽链，通过次级键以一 定关系聚集所形成的空间排布，称为四级结构。
展望


自然界是天然高分子的宝库。 发掘新的天然高分子。 对已知的天然高分子改性，应用。 仿生学，基因工程，化学合成。
参考文献



[1] 严瑞芳，胡汉杰. 高分子时代的天然高分子. 高分 子通报，1994（3）. [2] 汪泽翔，张俐娜. 天然高分子材料研究进展. 高分 子通报，2008（7）. [3] 陈华，朱良均. 蚕丝丝胶蛋白的结构、性能及利用. 功能高分子学报，2001（14）. [4] 刘永成，邵正中. 蚕丝蛋白的结构和功能. 高分子 通报，1998（3）. [5] 刘全勇，江雷. 仿生学与天然蜘蛛丝仿生材料. 高 等学校化学学报，2010（6）. [6] 蒲丛丛，何建新. 蚕丝在生物材料中的应用. 山东 纺织科技，2008（4）.
丝蛋白简介
LG
Contents


蛋白质简介 蚕丝 蜘蛛丝 展望
蛋白质简介

蛋白质是生物体内一切组织的基础物质，在生 命过程的物理和化学活动中体现出很多功能， 主要有两个方面：一方面是起组织结构的作用， 如构成毛发丝、指甲、头角以及动物体中的皮 肤、韧带、和肌肉等；一方面起生物调节作用， 例如，生命过程中多种分子和离子的输送，各 种酶对生物化学反应的催化，抗体保护动物免 受细菌和病毒的侵害，胰岛素调节葡萄糖的代 谢等。另外，蛋白质还有其它方面更复杂的功 能。
2、最健康的被子—不会生成短纤维

桑蚕丝可以拉到1500米，这么长的桑蚕丝绝不 会从蚕丝被中跑出来 。
蚕丝被的特性
3.最干净的被子—不产生静电

纤被里面，化纤摩擦 产生静电 被子所产生的静电 吸附皮屑和灰尘

蚕丝被的特性
4.最美容的被子 —丰富的营养物质 桑蚕丝含有蛋白质大大高于珍珠，其中含氮量 比珍珠高37倍，主要氨基酸含量高10倍以上





[7] 刘让同，焦云. 蜘蛛丝与蚕丝结构性能比较.广 西纺织科技，2008（2）. [8] 盛家镛，潘志娟. 蜘蛛丝的化学组成与结构初 探. 丝绸，2000（4）. [9] 许靑. 蜘蛛丝蛋白的人工合成及人造蜘蛛丝. 苏州大学学报，2005（1）. [10]王晓玉. 生物钢性及弹性蛋白. 蜘蛛丝研究进 展. 第四军医大学学报，2002（23）. [11] Andress Seidel, Oskar Liivak, et al. Artificial spinning of spider silk. Macromolecules, 1998 ( 31).
蚕丝

蚕丝是一种天然蛋白质纤维。由蚕茧得到的丝 称茧丝，其主要的成分为丝素和丝胶，丝素也 称丝心蛋白，含量70% ~80%，丝胶含量 20% ~ 30%，还含有一些其它成分，如表所示。
(1)素纤维的组成和结构：每根茧丝由两根单丝平行粘 合而成。单丝中间为丝素纤维，外围为丝胶。丝素纤 维横截面形状近似三角形，由 50 ~100 根直径平均约 为 1μm 的细纤维经丝胶粘合而成，细纤维再由平均 粗细均为 10nm 的微纤维构成，微细纤维由蛋白质分 子的肽链结构成。茧丝纤维的结构示意图如图所示。
(5)酯键：酸性氨甚酸残基中侧基R上有自由羧基，可与另一 氨基酸残基中侧基R上的羟基酯化形成酯键，如天冬氨酸 与丝氨酸残基的侧基可缩水形成酯键。
蛋白质分子的空间结构


蛋白质有非常复杂的结构，理论上可用其组成， 构型、构象及相互连接表示，由于蛋白质空间 结构的复杂性，习惯上采用多维结构加以表示， 即一级、二级、三级和四级结构。上述蛋白质 多肽链中氨基酸类的组成及其连接顺序称为一 级结构。 蛋白质的二级结构：蛋白质多肽链的二级结构 描述其构象或形状，主要有两种形式α-螺旋形 和 β-片层形 ，这是由主链中氢键相互作用而形 成的。