基因技术下的新型纺织材料一蜘蛛丝 王郑阳15307130164 蜘蛛丝产生于蜘蛛的旋转腺,是一种无规则的卷曲蛋白质,在精确的酸 性、含水量和化学浓度下形成,最终通过导管释放出来。这些纤维体具有防渗 水性,部分透明,蜘蛛丝是世界上最为坚韧且具有弹性的纤维之一,其优良的 性质使其成为一种优异的纺织材料,而受蜘蛛自身的生活习惯以及产丝量等属 性的限制,利用天然蜘蛛丝是不太现实的事情。近几十年来,随着基因技术的 发展以及科学家们对蜘蛛丝这种材料的不断研究,得出了4种人工合成蜘蛛丝 的途径 天然蛛丝服饰 天然蛛丝的形成 技术原理: (1)将蜘蛛丝的产丝基因转移到能在大容器内生长的细菌上,通过细菌的 发酵得到蛛丝蛋白,再进一步纺丝得到蛛丝纤维。美国 Wyoming大学的科学家 在几年前将蜘蛛丝的基因解码后,移植到细菌,利用基因改质后的细菌生产丝 蛋白。英国的PA技术公司和美国的 Dupont公司也采用转基因细菌的方法进行
基因技术下的新型纺织材料—蜘蛛丝 王郑阳 15307130164 蜘蛛丝产生于蜘蛛的旋转腺，是一种无规则的卷曲蛋白质，在精确的酸 性、含水量和化学浓度下形成，最终通过导管释放出来。这些纤维体具有防渗 水性，部分透明，蜘蛛丝是世界上最为坚韧且具有弹性的纤维之一，其优良的 性质使其成为一种优异的纺织材料，而受蜘蛛自身的生活习惯以及产丝量等属 性的限制，利用天然蜘蛛丝是不太现实的事情。近几十年来，随着基因技术的 发展以及科学家们对蜘蛛丝这种材料的不断研究，得出了 4 种人工合成蜘蛛丝 的途径。 天然蛛丝服饰 天然蛛丝的形成 技术原理： （1）将蜘蛛丝的产丝基因转移到能在大容器内生长的细菌上，通过细菌的 发酵得到蛛丝蛋白，再进一步纺丝得到蛛丝纤维。美国 Wyoming 大学的科学家 在几年前将蜘蛛丝的基因解码后，移植到细菌，利用基因改质后的细菌生产丝 蛋白。英国的 PA 技术公司和美国的 Dupont 公司也采用转基因细菌的方法进行
蛛丝纤维的纺丝和研究,这种方法得到的纤维比锦纶更强更硬。 人工合成蛛絲的工序 蛛蛋白質(赫蛋白) 會 製语蛛赫的基因嵌入蛛林基因的细菌 人工蛛赫 1.用某種特殊的方法2.将取出的基因嵌入某3.細菌嵌入了蜘蛛的基4.收集厢菌產生的液 從蜘蛛身上取出製造 垂特定的细菌中 因後加以培丶增 赫蛋自 蛛榇的基因 殖·而細菌會產生蛛 過吐赫器吐就 蛋白置(赫蛋白)·完成了人工蛛 (2)将蜘蛛丝蛋白基因转移到p 山羊的乳腺细胞中,然后将蛋白质 单体从所选系统中分离出来并经纺 丝和拉伸得到蛛丝纤维。加拿大 Dupont公司的研究人员发现山羊乳 液中所含的奶蛋白同蜘蛛的丝蛋白 生成模式是一样的,于是他们将蜘 蛛丝蛋白的基因转移到山羊的乳腺细胞中,从山羊的乳液中提取类似于蜘蛛丝 的可溶性蛋白,成功地研制出模仿蜘蛛吐丝的最新技术,开发出新一代动物纤 维材料。(右图为美国犹他州立大学基因学教授 Randy lewis转基因成功的 “蜘蛛羊”。)
蛛丝纤维的纺丝和研究，这种方法得到的纤维比锦纶更强更硬。 （2）将蜘蛛丝蛋白基因转移到 山羊的乳腺细胞中，然后将蛋白质 单体从所选系统中分离出来并经纺 丝和拉伸得到蛛丝纤维。加拿大 Dupont 公司的研究人员发现山羊乳 液中所含的奶蛋白同蜘蛛的丝蛋白 生成模式是一样的，于是他们将蜘 蛛丝蛋白的基因转移到山羊的乳腺细胞中，从山羊的乳液中提取类似于蜘蛛丝 的可溶性蛋白，成功地研制出模仿蜘蛛吐丝的最新技术，开发出新一代动物纤 维材料。（右图为美国犹他州立大学基因学教授 Randy Lewis 转基因成功的 “蜘蛛羊”。）
(3)使其他蛋白质通过植入蜘蛛丝的基因而得到改性,从而生产出仿蜘蛛 丝的新纤维。这种方法多用于蚕。因为蚕与蜘蛛有相似之处,同为生物纺丝 体,许多科学家试图将蜘蛛的基因转移到蚕的体内,使蜘蛛丝高强力高弹性的 基因体现在蚕丝中,利用基因技术使蚕“吐”出类蜘蛛丝,从而使蚕丝的易变 形、缺乏弹性、易折皱等缺陷得以 解决,蚕丝性能可以得到明显的改 进。这种构想已经由中科院上海生 命科学院生物化学与细胞生物学研 究所的科研人员证实,他们首次实 现了绿色荧光蛋白与蜘蛛拖牵丝融 合基因在家蚕丝基因中的植入,并 获得了荧光蚕。 蚕宝宝生产蜘蛛丝 (4)将蜘蛛丝基因移植入植物,培育岀能够产生丝蛋白的转基因植物。德 国科学家将从蜘蛛体内提取出的控制产生丝蛋白的基因植入各种植物的基因组 内(如土豆、烟草等),成功地培育岀了能够产生丝蛋白的转基因植物。所培 育的转基因植物的植株内产生的蛋白质里丝蛋白的含量超过了2%,为大量提取 蜘蛛丝蛋白开辟了新途径。美国有报道将蜘蛛丝基因移殖到烟叶的基因中,使 得烟叶在生长时除了可以生产尼古丁外也可以生产蜘蛛丝蛋白,利用急速冷冻 破碎、煮沸等方式制取含蜘蛛丝蛋白的纺丝溶液。 技术应用:
（3）使其他蛋白质通过植入蜘蛛丝的基因而得到改性，从而生产出仿蜘蛛 丝的新纤维。这种方法多用于蚕。因为蚕与蜘蛛有相似之处，同为生物纺丝 体，许多科学家试图将蜘蛛的基因转移到蚕的体内，使蜘蛛丝高强力高弹性的 基因体现在蚕丝中，利用基因技术使蚕“吐”出类蜘蛛丝，从而使蚕丝的易变 形、缺乏弹性、易折皱等缺陷得以 解决，蚕丝性能可以得到明显的改 进。这种构想已经由中科院上海生 命科学院生物化学与细胞生物学研 究所的科研人员证实，他们首次实 现了绿色荧光蛋白与蜘蛛拖牵丝融 合基因在家蚕丝基因中的植入，并 获得了荧光蚕。 蚕宝宝生产蜘蛛丝 （4）将蜘蛛丝基因移植入植物，培育出能够产生丝蛋白的转基因植物。德 国科学家将从蜘蛛体内提取出的控制产生丝蛋白的基因植入各种植物的基因组 内（如土豆、烟草等），成功地培育出了能够产生丝蛋白的转基因植物。所培 育的转基因植物的植株内产生的蛋白质里丝蛋白的含量超过了 2%，为大量提取 蜘蛛丝蛋白开辟了新途径。美国有报道将蜘蛛丝基因移殖到烟叶的基因中，使 得烟叶在生长时除了可以生产尼古丁外也可以生产蜘蛛丝蛋白，利用急速冷冻 破碎、煮沸等方式制取含蜘蛛丝蛋白的纺丝溶液。 技术应用：
运用基因技术的方法,我们可以克服蜘蛛丝在自 然情况下的生产问题,转而通过人工合成的方式大 量生产蜘蛛丝材料,这使蜘蛛丝的量产、逐步投入 各方面的应用以及最终走进我们的生活成为了可能 (右图为蜘蛛丝外套)。 蜘蛛丝因其优良特性,在各个领域都有着很好的 前景。首先,它作为一种纺织材料,它的量产将极 大的丰富纺织制衣业的多元化发展,成为人们在挑 选服装时的另一种选择,带给人们在“衣”这一层次上的不同体验。同时,它 独特的高强度、高弹性品质,也使得它必然在特殊服装上发挥巨大的作用,如 利用蜘蛛丝来制造宇航服、防弹衣等制品,必将大大提高这些特殊行业制服的 品质,使它们发挥出更为理想的效果。 技术优点: 天然蜘蛛丝主要来源于结网,产量非常低,而且蜘蛛具有同类相食的个 性,无法像家蚕一样髙密度养殖。所以要从天然蜘蛛中取得蛛丝产量很有限。 用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破,它是将生物技术运用在生 产上的一个实例,通过基因技术,我们能克服天然蜘蛛丝生产效率的低下,提 髙了蜘蛛丝的产量,为以后蜘蛛丝的工厂化生产、大面积应用开辟了道路 技术缺点: 该项技术目前尚未成熟,无法大规模投入生产,4种基因技术手段仍停留在 探索阶段,未能走出实验室进入民用市场,目前蜘蛛丝的产量仍然很少,这也 在一定程度上限制了蜘蛛丝这种纺织材料在各个领域内的发展
运用基因技术的方法，我们可以克服蜘蛛丝在自 然情况下的生产问题，转而通过人工合成的方式大 量生产蜘蛛丝材料，这使蜘蛛丝的量产、逐步投入 各方面的应用以及最终走进我们的生活成为了可能 （右图为蜘蛛丝外套）。 蜘蛛丝因其优良特性，在各个领域都有着很好的 前景。首先，它作为一种纺织材料，它的量产将极 大的丰富纺织制衣业的多元化发展，成为人们在挑 选服装时的另一种选择，带给人们在“衣”这一层次上的不同体验。同时，它 独特的高强度、高弹性品质，也使得它必然在特殊服装上发挥巨大的作用，如 利用蜘蛛丝来制造宇航服、防弹衣等制品，必将大大提高这些特殊行业制服的 品质，使它们发挥出更为理想的效果。 技术优点： 天然蜘蛛丝主要来源于结网，产量非常低，而且蜘蛛具有同类相食的个 性，无法像家蚕一样高密度养殖。所以要从天然蜘蛛中取得蛛丝产量很有限。 用基因工程手段人工合成蜘蛛丝蛋白是一种新突破，它是将生物技术运用在生 产上的一个实例，通过基因技术，我们能克服天然蜘蛛丝生产效率的低下，提 高了蜘蛛丝的产量，为以后蜘蛛丝的工厂化生产、大面积应用开辟了道路。 技术缺点： 该项技术目前尚未成熟，无法大规模投入生产，4 种基因技术手段仍停留在 探索阶段，未能走出实验室进入民用市场，目前蜘蛛丝的产量仍然很少，这也 在一定程度上限制了蜘蛛丝这种纺织材料在各个领域内的发展
结语: 蜘蛛丝,这种让科学家十分感兴趣的纺织材料,在基因技术下让我们看到 了量产的可能,而蜘蛛丝防弹衣、蜘蛛丝外套等产品也已经开始投入市场,何 时蜘蛛丝服饰能走入寻常百姓家,成为人们日常生活中的一部分,着实令人期 参考文献 马晓龙,曹建华,窦峰.生物技术在新型纺织材料中的应用研究进展门丝绸,2005(2)40-44
结语： 蜘蛛丝，这种让科学家十分感兴趣的纺织材料，在基因技术下让我们看到 了量产的可能，而蜘蛛丝防弹衣、蜘蛛丝外套等产品也已经开始投入市场，何 时蜘蛛丝服饰能走入寻常百姓家，成为人们日常生活中的一部分，着实令人期 待。 参考文献: 马晓龙, 曹建华, 窦峰. 生物技术在新型纺织材料中的应用研究进展[J]. 丝绸, 2005(2):40-44