Insights into cell membranes via dish detergent - Ethan Perlstein

Einblicke in den Aufbau der Zellmembranen mit Spülmittel – Ethan Perlstein

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Übersetzung: Mario Wagner Lektorat: Judith Matz

Every cell in your body

Jede Zelle deines Körpers

is separated from those around it

wird von den anderen um sie herum

by its outermost layer,

von der äußersten Schicht getrennt:

its membrane.

der Membran.

A cell membrane must be both sturdy and flexible.

Eine Zellmembran muss sowohl widerstandsfähig als auch flexibel sein.

Imagine a membrane made of metal -

Stell dir eine Membran aus Metall vor –

great at keeping the cell's guts inside,

sie hält die Innereien der Zelle drinnen,

but horrible at letting materials flow in and out.

aber lässt kaum Stoffe hinaus- und hineinfließen.

But a membrane made of fishnet stocking

Eine Membran aus einem Fischernetz

would go too far in the opposite direction -

würde zu sehr in die andere Richtung gehen,

leaky, but easily torn.

sie ist durchlässig aber leicht zerstört.

So, the ideal membrane falls somewhere in the middle.

Die ideale Membran wäre also etwas dazwischen.

Over the past few centuries,

Über die letzten Jahrhunderte

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

haben wir viel daüber gelernt, wie Membranen funktionieren.

The tale starts in the late 1800's

Die Geschichte beginnt im späten 19. Jh.,

when, according to legend,

als, nach einer Legende,

a German woman named Agnes Pockels was doing dishes.

eine Deutsche namens Agnes Pockels Geschirr spülte.

Her observation, that not all detergents

Ihre Beobachtung, dass nicht alle Reiniger das Fett

dissolve grease in the same way,

auf dieselbe Weise auflösen,

piqued her curiosity,

weckte ihre Neugier.

so she made careful measurements

Also nahm sie genaue Maße

of the size of soapy films

von der Größe der Seifeschicht,

that formed on the surface

die sich auf der

of a metal tray filled with water.

Oberfläche eines mit Wasser gefüllten Metalltabletts bildete.

Later, in the 1920's, GE scientists

Später, im Jahr 1920, überprüften die

Irving Langmuir and Katharine Blodgett

Wissenschaftler Irving Langmuir und Katharine Blodgett

reexamined the problem with a more elaborate contraption

das Problem erneut mit einer raffinierteren Vorrichtung

and found that those tiny slicks

und sie fanden heraus, dass dieser Ölfilm eigentlich

were in fact a single layer of oil molecules.

eine Schicht mit der Dicke nur eines Ölmoleküls war.

Each oil molecule has one side

Jedes Ölmolekül hat eine Seite, die Wasser liebt

that loves water and floats on the surface,

und auf der Oberfläche schwimmt,

and one side that loathes water

und eine andere, die Wasser abstößt

and protrudes into the air.

und in die Luft hinausragt.

So what does it have to do with cell membranes?

Was hat das mit Zellmembranen zu tun?

Well, at the turn of the 20th century,

Anfang des 20. Jh. demonstrierten die Chemiker

chemists Charles Overton and Hans Meyer

Charles Overton und Hans Mayer,

demonstrated that the cell membrane

dass die Zellmembran

is composed of substances that,

aus Substanzen besteht, die,

like oil,

wie Öl,

have a water-loving part

eine wasserliebende Seite

and a water-loathing part.

und eine wasserabstoßende Seite haben.

We now call these substances lipids.

Wir nennen diese Substanzen Lipide.

In 1925, two scientists,

Im Jahr 1925 vertieften zwei Wissenschaftler,

Evert Gorter and Francois Grendel,

Evert Gorter and François Grendel,

pushed our understanding further.

unser Wissen weiter.

They designed an experiment meant to test

Sie entwarfen ein Experiment, das testen sollte,

whether cell membranes

ob Zellmembranen

are made of only one layer of lipids,

nur aus einer Schicht Lipide bestehen,

a monolayer,

einer Monoschicht,

or two layers stacked on top of one another,

oder aus zwei Schichten, die übereinander lagen,

called a bilayer.

genannt Bischicht.

Gorter and Grendel drew blood

Gorter und Grendel nahmen Blut

from a dog,

von einem Hund,

a sheep,

einem Schaf,

a rabbit,

einem Hasen,

a goat,

a guinea pig,

einer Ziege,

einem Meerschweinchen

and human volunteers.

und freiwilligen Menschen.

From each of these samples,

Bei all diesen Proben

they extracted all the lipids

extrahierten sie die Lipide

from all the red blood cells

aus den roten Blutkörperchen

and placed a few drops of this extract

und gaben ein paar Tropfen des Extrakts

on a tray of water.

auf ein Tablett mit Wasser.

True to form, the lipids, like oil,

Wie zu erwarten, breiteten sich die Lipide,

spread out into a monolayer,

wie Öl, zu einer Monoschicht aus,

whose size Gorter and Grendel could measure.

deren Größe Gorter und Grendel messen konnten.

If they compared the surface area of that monolayer

Durch den Vergleich der Größe der Monoschichtfläche

to the surface area to the intact red blood cells,

mit jener der intakten roten Blutkörperchen

they'd be able to tell

waren sie in der Lage festzustellen,

whether the red blood cell membrane

ob die Membran der roten Blutkörperchen

is one or two layers thick.

eine oder zwei Schichten dick war.

To understand the design of their experiment,

Um den Aufbau dieses Experimentes zu verstehen,

imagine looking down at a sandwich.

stell dir vor, du schaust auf ein Sandwich.

If you measure the surface area of what you see,

Wenn du die Fläche dessen misst, was du siehst,

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

bekommst du die Größe einer Scheibe Brot,

even though there are two slices,

obwohl es zwei sind,

one stacked perfectly atop the other.

die genau übereinander liegen.

But, if you open the sandwich

Wenn du die zwei Brotscheiben

and place the two slices side by side,

nebeneinander legst,

you get twice the surface area.

hast du zweimal die Fläche des ganzen Sandwiches.

The Gorter and Grendel experiment

Das Experiment von Gorter und Grendel

is basically the same idea.

beruht auf demselben Prinzip.

The open sandwich is the monolayer formed

Das auseinandergenommene Sandwich zeigt die Monoschicht,

by extracted cellular lipids spreading out into a sheet.

welche extrahierte Zell-Lipide beim Ausbreiten bilden.

The closed sandwich is the intact red blood cell membrane.

Das geschlossene Sandwich zeigt die intakte Zellmembran der Blutkörperchen.

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

Siehe da, sie beobachteten ein Zwei-zu-eins-Verhältnis,

proving beyond the shadow of a doubt

was ohne jeglichen Zweifel bewies,

that a cell membrane is a bilayer,

dass die Zellmembran eine Bischicht ist,

which when unstacked,

die, wenn auseinandergenommen,

yields a monolayer twice its size.

eine Monoschicht mit doppelter Fläche erzeugt.

So almost 30 years before the double-helix structure

Also schon 30 Jahre vor der Entdeckung der

of DNA was elucidated,

Doppelhelix-Struktur der DNS

a single experiment

ermöglichte ein einzelnes Experiment

involving fancy versions of household materials

unter Einsatz ausgefallener Haushaltsmaterialien

enabled deep insight

einen tiefen Einblick in

into the basic architecture of the cell.

den Grundaufbau der Zelle.