Insights into cell membranes via dish detergent - Ethan Perlstein

نظرة ثاقبة لأغشية الخلايا عن طريق منظفات الأطباق - إيثان بيرستين

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

المترجم: Mahmoud Aghiorly المدقّق: Anwar Dafa-Alla

Every cell in your body

كل خلية في جسمك

is separated from those around it

معزولة عن الخلايا التي تحيط بها

by its outermost layer,

بواسطة طبقة خارجية

its membrane.

تدعى الغشاء.

A cell membrane must be both sturdy and flexible.

غشاء الخلية يجب أن يكون متيناً ومرناً على حد سواء.

Imagine a membrane made of metal -

تخيل غشاء مصنوع من المعدن

great at keeping the cell's guts inside,

لديه قدرة مطلقة على الاحتفاظ بمكونات الخلية في الداخل

but horrible at letting materials flow in and out.

و لكنه منيع جداً امام السماح لحركة المواد من الداخل أو من الخارج

But a membrane made of fishnet stocking

أوغشاء مصنوع من أكياس تخزين شبك صيد السمك

would go too far in the opposite direction -

سوف يؤدي الدور ذاته للمعدني و لكن بصورة عكسية

leaky, but easily torn.

فهو غشاء راشح ولكن سهل التمزق

So, the ideal membrane falls somewhere in the middle.

لذا الغشاء المثالي يجب يقع في مكان ما في الوسط بين ما سبق.

Over the past few centuries,

على مدى القرون القليلة الماضية

we've learned a lot about the way membranes work.

تعلمنا الكثير حول طريقة عمل الأغشية

The tale starts in the late 1800's

الحكاية بدأت في أواخر القرن الثامن عشر

when, according to legend,

فوفقا للأسطورة

a German woman named Agnes Pockels was doing dishes.

كانت هناك سيدة ألمانية تدعي أغنيس بوكيلس تغسل الأطباق

Her observation, that not all detergents

و من خلال مراقبتها لها، رأت أن ليس جميع المنظفات

dissolve grease in the same way,

تذوب الشحوم بنفس الطريقة

piqued her curiosity,

و انطلاقاً من فضولها العلمي

so she made careful measurements

قامت بعدة قياسات دقيقة

of the size of soapy films

تهدف لقياس طبقة الصابون

that formed on the surface

التي تشكلت على سطح

of a metal tray filled with water.

علبة معدنية مملوءة بالمياه

Later, in the 1920's, GE scientists

في وقت لاحق وفي عام 1920 قام مهندسو شركة جنرال الكترك

Irving Langmuir and Katharine Blodgett

إرفينغ لانغموير وبلودجيت كاثرين

reexamined the problem with a more elaborate contraption

بتقديم تحليل متطور لقضية مشابهة لما سبق

and found that those tiny slicks

إذ خلصوا إلى أن تلك البقع الصغيرة التي تطفو على المياه

were in fact a single layer of oil molecules.

هي في الواقع طبقة واحدة من جزيئات زيتية

Each oil molecule has one side

كل جزيء له جانب

that loves water and floats on the surface,

يحب الماء و يطفو على السطح،

and one side that loathes water

و له جانب آخر ينفر من الماء

and protrudes into the air.

ويبرز نحو الهواء

So what does it have to do with cell membranes?

و لكن ما علاقة هذا بأغشية الخلايا ؟

Well, at the turn of the 20th century,

حسنا في مطلع القرن العشرين

chemists Charles Overton and Hans Meyer

علماء الكيمياء تشارلز أوفرتون، وهانس ماير

demonstrated that the cell membrane

أثبتوا أن غشاء الخلية

is composed of substances that,

هو عبارة عن مكونات و جزيئات

like oil,

تشبه الزيت

have a water-loving part

لها جزء يحب الماء

and a water-loathing part.

و جزء ينفر منه

We now call these substances lipids.

ونحن ندعو الآن هذه الجزيئات بالدهون

In 1925, two scientists,

في عام 1925 اثنين من العلماء أيضاً

Evert Gorter and Francois Grendel,

جورتر إيفرت و فرنسوا جريندل

pushed our understanding further.

أخذا فهمنا حول الاغشية نحو منحى آخر

They designed an experiment meant to test

إذ صمموا تجربة تهدف إلى اختبار

whether cell membranes

ما إذا كانت أغشية الخلية

are made of only one layer of lipids,

مكونة من طبقة واحدة فقط من الدهون

a monolayer,

أي أحادية الطبقة

or two layers stacked on top of one another,

أو من طبقتين مكدستان فوق بعضها البعض

called a bilayer.

أي ثنائية الطبقة

Gorter and Grendel drew blood

سحب جورتر إيفرت و فرنسوا جريندل عينات دماء

from a dog,

من كلب

a sheep,

و غنمة

a rabbit,

و أرنب

a goat,

a guinea pig,

و عنزة

و من خنزير غينيا

and human volunteers.

و من متطوعين من البشر

From each of these samples,

من كل تلك العينات

they extracted all the lipids

تم استخراج كل ما تحتويه من دهون

from all the red blood cells

متواجدة في خلايا الدم الحمراء

and placed a few drops of this extract

ووضعت بضع قطرات من هذا المقتطف

on a tray of water.

على صفيحة تحتوي على المياه

True to form, the lipids, like oil,

وقد شكلت تلك الدهون طبقة تشبه طبقة الزيت

spread out into a monolayer,

و انتشرت و انبسطت كطبقة أحادية فوق المياه

whose size Gorter and Grendel could measure.

حيث كان بالامكان لكل من جورتر إيفرت و فرنسوا جريندل قياس تلك الطبقة

If they compared the surface area of that monolayer

و قالوا أنه إذا كان بالإمكان مقارنة مساحة السطح لتلك الطبقة الاحادية

to the surface area to the intact red blood cells,

مع المساحة السطحية لخلايا الدم الحمراء

they'd be able to tell

فسوف يكونوا قادرين على التيقن

whether the red blood cell membrane

من ما إذا كانت أغشية خلايا الدم الحمراء

is one or two layers thick.

احادية الطبقة او ثنائية الطبقة

To understand the design of their experiment,

و لكي نفهم تلك التجربة

imagine looking down at a sandwich.

عليك أن نتخيل ساندويشاً أمامنا

If you measure the surface area of what you see,

في حال قمت بدراسة الابعاد السطحية لما تراه

you'll get the dimensions of a single slice of bread

فسوف تحصل على أبعاد شريحة واحدة من الخبز

even though there are two slices,

على الرغم من أن هناك شريحتين

one stacked perfectly atop the other.

واحدة مكدسة تماما فوق الآخرى

But, if you open the sandwich

ولكن إذا قمت بفتح الشطيرة

and place the two slices side by side,

ووضعت مكوناتها ( الشريحتين ) جنباً الى جنب

you get twice the surface area.

سوف تحصل على مساحة السطح مرتين ( ضعف المرة الأولى )

The Gorter and Grendel experiment

تجربة جورتر إيفرت و فرنسوا جريندل

is basically the same idea.

تحمل تماما ذات الفكرة

The open sandwich is the monolayer formed

فالساندويتش المفتوح يشابه الطبقة التي انبسطت

by extracted cellular lipids spreading out into a sheet.

حين تم وضع الدهون الخلوية المستخرجة على صفحة مياه

The closed sandwich is the intact red blood cell membrane.

و الساندويتش المغلق يشابه غشاء خلايا الدم الحمراء السليمة

Low and behold, they observed a two-to-one ratio,

و بعد التدقيق لاحظوا أن نسبة المساحة السطحية للدهون هي نسبة اثنين إلى واحد،

proving beyond the shadow of a doubt

و بهذا قدموا إثباتاً لا يدع مجالاً للشك

that a cell membrane is a bilayer,

أن غشاء الخلية ثنائي الطبقة

which when unstacked,

و الذي حين يتم استخراجه و دراسته

yields a monolayer twice its size.

يشكل طبقة احادية لها ضعف السطحي

So almost 30 years before the double-helix structure

و كان هذا تقريبا قبل 30 عاماً من اكتشاف هيكل الحلزون المزدوج

of DNA was elucidated,

للحمض النووي

a single experiment

أريتم كيف يمكن لتجربة واحدة غريبة و مثيرة

involving fancy versions of household materials

بدأت من المواد المنزلية

enabled deep insight

من أن تكشف النقاب عن حقيقة علمية

into the basic architecture of the cell.

حول البنية الأساسية للخلية