TPE sur la soie d'araignée

Expériences et propriétés

Les propriétés démontrées expérimentalement

Expérience témoin:
Nous avons tout d‘abord réalisé une expérience témoin, dans laquelle nous avons observé un fil de soie d’araignée non altéré au microscope.


Soie au microscope

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Soie d'E.walckenaeri au microscope; grossissement x600

On voit ici les fibrilles entrelacées qui constituent les fils de soie, fibrilles responsables de la solidité du fil.

La soie et les protéines
Nous avons ensuite pris un morceau de toile, que nous avons plongé dans une solution de biuret.


Soie et biuret

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Soie plongée dans du biuret

Nous pouvons constater que la soie réagit avec le biuret en prenant une couleur légèrement verte. Le biuret a la capacité de révéler la présence de protéines dans les substances avec lesquelles il est en contact en les rendant plus ou moins violettes. Plus la substance est foncée, plus elle est chargée en protéines.
Ici, la soie s'est colorée; nous en concluons la présence de protéines dans la soie d'araignée.

Résistance aux bases:
Nous avons voulu déterminer les capacités de résistances aux bases de la soie d'araignée. Pour ça, nous avons utilisé de la soude (NaOH) à 1 mol/L, de pH 14.

Soie et soude

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Soie plongée dans de la soude

Nous observons que, dans un premier temps, la soie ne se dissout pas, mais semble se "flétrir".
Au bout d'une heure sans dissolution apparente, nous avons regardé notre échantillon de soie au microscope.

Soie et soude au microscope
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Soie en contact avec de la soude vue au microscope; grossissement x200

Nous pouvons voir que la soude a tout de même commencé à réagir avec la soie par la présence de petites "bulles" dans la structure de la soie. Nous en concluons que la soie résiste plutôt bien aux bases, mais seulement sur un temps limité.

Résistance aux acides:
Nous avons ensuite mis un échantillon de soie en contact avec de l'acide chlorhydrique (HCl) à 1 mol/L de pH 1.


Soie et acide

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Soie plongée dans de l'acide chlorhydrique

Même au bout d'une heure, la soie a conservé son aspect initial (et ne semblait pas "flétrie" comme avec la soude). Au microscope, on ne constate absolument aucun changement.
Nous en déduisons que la soie résiste aux acides.
Cela s'explique par la part infime de nitrate de potassium contenue dans la soie, qui l'empêche de se dénaturer lorsqu'elle est en contact avec un acide; ceci est absolument impératif, car la soie elle même est légèrement acide.

Conductivité de la soie:
Nous avons ensuite voulu tester la conductivité électrique de la soie d’araignée.


Montage témoin

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Montage témoin; le courant passe.

Notre expérience témoin est illustrée ci-dessus : la lampe (et le générateur) fonctionnent.


Montage expérimental
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Montage expérimental: le courant ne passe pas.

Nous observons que la soie d’araignée n’est pas conductrice du courant électrique; c’est donc un matériau isolant.

Propriétés observables dans la nature:


Insolubilité dans l'eau:
Si on observe le mode de vie de l'Argyroneta aquatica, qui construit une toile retenant une bulle d'air sous l'eau, on en conclut que la soie est imperméable donc n'est pas soluble dans l'eau et garde ses propriétés. Cela s'explique par le caractère hydrophobe de l'alanine et de la glycine (voir I. 3) )


Argyronète

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Argyronète et sa cloche d'air.

Isolation thermique:
Dans la nature, de nombreux cocons d'araignées passent l'hiver, pour que les oeufs éclosent au printemps. Les araignée (et les oeufs) étant incapables de réguler leur température interne, le gel leur est fatal. Comme ce système fonctionne, on en déduit que la soie des cocons isole les oeufs du gel.


cocon

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Cocon de Steatoda nobilis

Résistance et élasticité:
Dans la nature, certaines araignées comme les néphiles sont capables d'arrêter des oiseaux en plein vol; la toile se déforme avant de reprendre sa forme initiale, tout en ne cassant pas, parmettant à la proie d'être capturée.


Oiseau capturé

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Colibri capturé par une araignée orbitèle.

Non-torsion du fil
Lorsqu'une araignée se laisse pendre par un fil se dévidant de son abdomen, elle ne tourne pas; le fil, malgré la contrainte du poids de l'animal, ne se tord pas.

Toutes ces propriétés ne sont pas dues au hasard; en effet, pour les comprendre, il faut se pencher un peu plus sur la structure de la soie.

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