Cell membranes are way more complicated than you think - Nazzy Pakpour

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Sigal Tifferet

Cell membranes are structures of contradictions.

ממברנות תאים הם מבנים עם ניגודים.

These oily films are hundreds of times thinner than a strand of spider silk,

היריעות השומניות האלו דקות פי כמה מאות מקור עכביש בודד,

yet strong enough to protect the delicate contents of life:

ועדיין חזקות מספיק כדי להגן על התוכן העדין של החיים:

the cell's watery cytoplasm, genetic material, organelles,

הציטופלזמה המימית של התא, המידע הגנטי, האברונים,

and all the molecules it needs to survive.

וכל המולקולות שדרושות להישרדות התא.

How does the membrane work, and where does that strength come from?

איך הממברנה עובדת, ומהיכן מגיע חוזקה?

First of all, it's tempting to think of a cell membrane

ראשית, מפתה לחשוב על ממברנת התא

like the tight skin of a balloon,

כמו על עורו המתוח של הבלון,

but it's actually something much more complex.

אבל למעשה היא הרבה יותר מורכבת.

In reality, it's constantly in flux,

במציאות, היא כל הזמן משתנה,

shifting components back and forth to help the cell take in food,

מעבירה רכיבים פנימה והחוצה כדי לעזור לתא לקבל מזון,

remove waste,

לפלוט פסולת,

let specific molecules in and out,

לתת למולקולות ספציפיות להיכנס ולצאת,

communicate with other cells,

לתקשר עם תאים אחרים,

gather information about the environment,

לאסוף מידע בנוגע לסביבה,

and repair itself.

ולתקן את עצמה.

The cell membrane gets this resilience, flexibility, and functionality

ממברנת התא מקבלת את העמידות, הגמישות והפונקציונליות שלה

by combining a variety of floating components

משילוב של כמה חומרים

in what biologists call a fluid mosaic.

הצפים במה שביולוגים קוראים לו פסיפס נוזלי.

The primary component of the fluid mosaic

המרכיב העיקרי של הפסיפס הנוזלי

is a simple molecule called a phospholipid.

הוא מולקולה פשוטה שנקראת פוספוליפיד.

A phospholipid has a polar, electrically-charged head,

לפוספוליפיד יש ראש קוטבי טעון חשמלית,

which attracts water,

שמושך מים,

and a non-polar tail, which repels it.

וזנב לא מקוטב, שדוחה אותם.

They pair up tail-to-tail in a two layer sheet

הם מתחברים זנב לזנב במבנה של שתי שכבות

just five to ten nanometers thick that extends all around the cell.

בעובי של חמישה עד עשרה ננומטרים בלבד שנמתח על פני כל התא.

The heads point in towards the cytoplasm

הראשים מצביעים פנימה כלפי הציטופלזמה

and out towards the watery fluid external to the cell

והחוצה לנוזל המימי שמחוץ לתא

with the lipid tails sandwiched in between.

עם זנבות הליפידים ביניהם.

This bilayer, which at body temperature has the consistency of vegetable oil,

השכבה הכפולה, שבטמפרטורת הגוף היא בעלת צפיפות של שמן צמחי,

is studded with other types of molecules,

מנוקדת במולקולות מסוגים אחרים,

including proteins,

כולל חלבונים,

carbohydrates,

פחמימות,

and cholesterol.

וכולסטרול.

Cholesterol keeps the membrane at the right fluidity.

כולסטרול שומר על הממברנה בנזילות הרצויה.

It also helps regulate communication between cells.

הוא גם עוזר לווסת את התקשורת בין התאים.

Sometimes, cells talk to each other

לפעמים, תאים מדברים זה עם זה

by releasing and capturing chemicals and proteins.

על ידי שחרור ולכידת כימיקלים וחלבונים.

The release of proteins is easy,

שחרור החלבונים הוא קל,

but the capture of them is more complicated.

אבל לכידתם מורכבת יותר.

That happens through a process called endocytosis

זה מתרחש דרך תהליך שנקרא אנדוציטוזיס

in which sections of the membrane engulf substances

בו חלקים של הממברנה עוטפים חומרים

and transport them into the cell as vesicles.

ומעבירים אותם לתוך התא כבועיות.

Once the contents have been released,

ברגע שהתוכן שוחרר,

the vesicles are recycled and returned to the cell membrane.

הבועיות ממוחזרות וחוזרות לממברנת התא.

The most complex components of the fluid mosaic are proteins.

הרכיבים הכי מורכבים בפסיפס הנוזלים הם חלבונים.

One of their key jobs is to make sure

אחד התפקידים העיקריים שלהם הוא לוודא

that the right molecules get in and out of the cell.

שהמולקולות הנכונות נכנסות ויוצאות מהתא.

Non-polar molecules, like oxygen,

מולקולות לא קוטביות, כמו חמצן,

carbon dioxide,

פחמן דו חמצני,

and certain vitamins

וכמה ויטמינים

can cross the phospholipid bilayer easily.

יכולים לעבור את השכבה הכפולה של הפוספוליפידים בקלות.

But polar and charged molecules can't make it through the fatty inner layer.

אבל מולקולות קוטביות וטעונות לא יכולות לעבור את השכבה הפנימית השומנית.

Transmembrane proteins stretch across the bilayer to create channels

חלבונים עוברי ממברנה נמתחים לרוחב השכבה הכפולה כדי ליצור תעלות

that allow specific molecules through, like sodium and potassium ions.

שמאפשרות למולוקולות מסויימות לעבור, כמו יוני נתרן ואשלגן.

Peripheral proteins floating in the inner face of the bilayer

חלבונים אחרים שצפים על פני השכבה הכפולה מבפנים

help anchor the membrane to the cell's interior scaffolding.

עוזרים לעגן את הממברנה לשלד התוך תאי.

Other proteins in cell membranes can help fuse two different bilayers.

חלבונים אחרים בממברנות התא יכולים למזג שתי שכבות יחד.

That can work to our benefit, like when a sperm fertilizes an egg,

זה יכול לעבוד לטובתנו למשל כשזרע מפרה ביצית,

but also harm us, as it does when a virus enters a cell.

אבל גם לפגוע בנו, כשוירוס ניכנס לתא.

And some proteins move within the fluid mosaic,

וכמה חלבונים נעים בתוך פסיפס הנוזלים,

coming together to form complexes that carry out specific jobs.

ומתחברים כדי ליצור תרכובות שמבצעות עבודות מסויימות.

For instance, one complex might activate cells in our immune system,

לדוגמה, תרכובת אחת אולי תפעיל תאים במערכת החיסון שלנו

then move apart when the job is done.

ואז תתנתק עם סיום תפקידה.

Cell membranes are also the site of an ongoing war

ממברנות תאים הם גם המקום בו מתרחשת מלחמה מתמשכת

between us and all the things that want to infect us.

בינינו לבין כל הדברים שרוצים להדביק אותנו.

In fact, some of the most toxic substances we know of

למעשה, כמה מהחומרים הכי רעילים הידועים לנו

are membrane-breaching proteins made by infectious bacteria.

הם חלבונים ששוברים את ממברנת התא שנוצרים על ידי חיידקים מדבקים.

These pore-forming toxins poke giant holes in our cell membranes,

הרעלנים האלה מחוררים חורים גדולים בממברנות התא שלנו,

causing a cell's contents to leak out.

מה שגורם לתוכן התא לדלוף החוצה.

Scientists are working on developing ways to defend against them,

מדענים עובדים על דרכים להתגונן נגדם,

like using a nano-sponge that saves our cells

כמו שימוש בננו-ספוגים שמצילים את תאינו

by soaking up the membrane-damaging toxins.

על ידי ספיגת הרעלנים שמזיקים לממברנות.

The fluid mosaic is what makes all the functions of life possible.

פסיפס הנוזל הוא מה שמאפשר את כל פעולות החיים.

Without a cell membrane, there could be no cells,

בלי ממברנת התא, לא יכולים להיות תאים,

and without cells, there would be no bacteria,

ובלי תאים, לא יהיו חיידקים,

no parasites,

טפילים,

no fungi,

פטריות,

no animals,

חיות,

and no us.

או אנשים.