거미줄은 어떻게 그렇게 탄력이 있고 끈끈할까요?
거미줄을 보면 굉장히 얇은데도 불구하고 탄성이 좋고 끈끈한 접착력이 있는걸까요? 어떤 성분으로 되어 있길래 그게 가능한가요? 거미가 특정한 물질같은걸 발라놓기라도 하는건가요?
안녕하세요.
거미줄이 얇으면서도 놀라운 탄성과 끈적함을 가지는 이유는 바로 거미가 분비하는 특수한 단백질 기반의 실크 성분과 정교한 방사 구조 덕분입니다. 거미는 배 끝에 있는 방사선(Spinneret)이라는 기관에서 여러 종류의 실크를 뽑아내는데, 이 실크는 주로 스파이로드로인(spidroin)이라는 단백질로 구성되어 있으며, 고도로 배열된 결정질 영역과 유연한 아모르포스(무정형) 영역이 교차되어 있어 매우 독특한 기계적 특성을 지닙니다. 이 단백질 구조는 마치 나일론이나 케블라 섬유처럼 강한 인장 강도를 가지면서도 유연성을 유지할 수 있게 해 주며, 같은 굵기의 강철보다도 더 강한 인장력을 보일 수 있습니다. 이로 인해 거미줄은 쉽게 끊어지지 않고 외부의 진동이나 충격에 대해 적절히 늘어나면서 에너지를 분산시키는 탄성을 가집니다. 이것이 바로 거미줄이 얇지만 강하고 유연한 이유입니다. 또한 거미는 거미줄 중에서도 붙잡기용 실크(capture spiral)에 끈적한 성분을 더해 방사합니다. 이 끈끈함은 단백질 기반의 점액질(glue-like substance)로 이루어져 있으며, 주로 수분을 포함한 점성 물질과 당분 및 점착 단백질이 포함되어 있어 곤충이 닿는 순간 그 다리나 날개가 붙잡히게 만듭니다. 흥미롭게도, 거미는 이러한 점착 실크를 따로 분비하며, 줄기의 바깥쪽에만 이 물질을 바르기 때문에 자신은 여기에 걸리지 않고 자유롭게 이동할 수 있습니다.즉, 거미줄의 뛰어난 물리적 특성은 복합적인 단백질 구조, 특수 분비 물질, 그리고 기능별로 설계된 실크의 조합 덕분입니다. 과학자들은 이 거미줄의 구조와 성분을 모방하여 생분해성 섬유, 의료용 실, 방탄 소재 등 다양한 생체모방 소재 개발에 응용하려는 연구를 활발히 진행 중이기도 합니다.
거미줄의 독특한 구조 덕분입니다.
거미줄의 주성분은 파이브로인이라는 단백질의 일종으로, 이 단백질은 알라닌과 글라이신이라는 두 종류의 아미노산이 대부분을 차지하는데, 이러한 아미노산 서열이 거미줄의 강도와 유연성을 결정하게 됩니다.
그리고 거미줄의 끈끈한 접착력은 거미줄 자체의 단백질 때문이 아니라, 말씀하신 것처럼 거미가 특정한 물질을 발라놓기 때문입니다. 주로 거미줄의 가로줄에 당단백질과 이를 둘러싼 접착성 물질이 묻어 있습니다. 이 접착 물질은 공기 중의 수분을 흡수하면서 매우 끈적끈적하게 변하며, 늘어났다가 줄어들기도 하는 특성을 가지게 되죠.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
거미줄은 스피드로이드라는 단백질로 이루어져 탁월한 탄력성과 강도를 지니며, 끈끈한 접착성은 거미가 분비하는 물질이랍니다.
거미줄의 뛰어난 탄력과 끈끈함은 주로 단백질로 이루어진 특유의 성분과 구조 때문입니다. 거미줄은 '피브로인'이라는 단백질이 주성분이며, 이 단백질 분자 내 특정 아미노산 배열(글라이신 등)이 거미줄에 유연성과 신축성을 부여하여 원래 길이의 몇 배까지 늘어날 수 있게 합니다. 또한, 거미줄의 끈적임은 거미줄 자체의 특성이기보다는, 거미가 실을 뽑을 때 특정 종류의 실(예: 나선형 실)에만 당단백질로 구성된 끈끈한 액체 방울을 추가로 분비하여 코팅하기 때문입니다.