Insights into cell membranes via dish detergent - Ethan Perlstein

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

תרגום: Shlomo Adam עריכה: Sigal Tifferet

Every cell in your body

כל תא בגופך

is separated from those around it

מופרד מיתר התאים סביבו

by its outermost layer,

באמצעות השכבה החיצונית שלו,

its membrane.

הלא היא הקרומית.

A cell membrane must be both sturdy and flexible.

קרומית התא צריכה להיות גם חזקה וגם גמישה.

Imagine a membrane made of metal -

תארו לעצמכם קרומית עשויה מתכת:

great at keeping the cell's guts inside,

היא מעולה בשמירת קרבי התא בפנים,

but horrible at letting materials flow in and out.

אבל ממש לא מאפשרת מעבר של חומרים פנימה והחוצה.

But a membrane made of fishnet stocking

לעומת זאת, קרומית שעשויה מגרבי רשת

would go too far in the opposite direction -

תהיה יותר מדי קיצונית בכיוון השני:

leaky, but easily torn.

"נושמת", אך נקרעת בקלות.

So, the ideal membrane falls somewhere in the middle.

כך שהקרומית האידיאלית היא משהו באמצע.

Over the past few centuries,

במאות האחרונות

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

למדנו המון על אופן פעולתן של הקרומיות.

The tale starts in the late 1800's

הסיפור מתחיל בסוף המאה ה-19

when, according to legend,

והאגדה מספרת

a German woman named Agnes Pockels was doing dishes.

שאישה גרמניה בשם אגנס פוקלס הדיחה את הכלים,

Her observation, that not all detergents

והבחינה שלא כל חומרי הניקוי

dissolve grease in the same way,

המיסו את השומן באותה דרך,

piqued her curiosity,

וזה עורר את סקרנותה.

so she made careful measurements

היא ערכה מדידות קפדניות

of the size of soapy films

של גודל יריעות הסבון

that formed on the surface

שנוצרו על פני השטח

of a metal tray filled with water.

של מגש מתכת מלא מים.

Later, in the 1920's, GE scientists

מאוחר יותר, בשנות ה-20, מדעני "ג'נרל אלקטריק"

Irving Langmuir and Katharine Blodgett

אירווינג לנגמיר וקתרין בלודג'ט

reexamined the problem with a more elaborate contraption

בחנו מחדש את הבעיה בעזרת מתקן מורכב יותר

and found that those tiny slicks

וגילו שאותם כתמים זעירים

were in fact a single layer of oil molecules.

היו למעשה שכבת יחידה של מולקולות שמן.

Each oil molecule has one side

בכל מולקולת שמן היה צד אחד

that loves water and floats on the surface,

שאהב מים וצף עליהם,

and one side that loathes water

וצד שני ששנא מים

and protrudes into the air.

ובלט מעלה אל האוויר.

So what does it have to do with cell membranes?

אז איך זה קשור לקרומיות התאים?

Well, at the turn of the 20th century,

בתחילת המאה ה-20

chemists Charles Overton and Hans Meyer

הכימאים צ'רלס אוברטון והנס מאייר

demonstrated that the cell membrane

הוכיחו שקרומית התא

is composed of substances that,

מורכבת מחומרים

like oil,

שכמו שמן,

have a water-loving part

יש להם חלק אוהב מים

and a water-loathing part.

וחלק שונא מים.

We now call these substances lipids.

היום אנו מכנים חומרים אלה "ליפידים".

In 1925, two scientists,

ב-1925, שני מדענים,

Evert Gorter and Francois Grendel,

אוורט גורטר ופרנסואה גרנדל,

pushed our understanding further.

שיפרו עוד יותר את הבנתנו.

They designed an experiment meant to test

הם תכננו ניסוי שנועד לבדוק

whether cell membranes

אם כל קרומיות התאים

are made of only one layer of lipids,

עשויות משכבת ליפידים אחת ויחידה,

a monolayer,

כלומר חד-שכבתיים,

or two layers stacked on top of one another,

או שמדובר בשתי שכבות זו על גבי זו,

called a bilayer.

כלומר, דו-שכבתיים.

Gorter and Grendel drew blood

גורטר וגרנדל לקחו דם

from a dog,

מכלב,

a sheep,

מכבשה,

a rabbit,

מארנב,

a goat,

a guinea pig,

מעז,

משרקן

and human volunteers.

וממתנדבים אנושיים.

From each of these samples,

מכל אחת מהדגימות האלה

they extracted all the lipids

הם מיצו את כל הליפידים

from all the red blood cells

מכל כדוריות הדם האדומות

and placed a few drops of this extract

והניחו כמה טיפות של התמצית הזו

on a tray of water.

על מגש מים.

True to form, the lipids, like oil,

כמצופה, הליפידים, כמו השמן,

spread out into a monolayer,

התפשטו ברובד חד-שכבתי,

whose size Gorter and Grendel could measure.

שאת גודלו גורטר וגרדל יכלו למדוד.

If they compared the surface area of that monolayer

ע"י השוואה בין אזור שטח החד-שכבה

to the surface area to the intact red blood cells,

לגודל פני השטח של כדוריות הדם האדומות השלמות,

they'd be able to tell

הם הצליחו לקבוע

whether the red blood cell membrane

אם קרומית כדורית הדם האדומה

is one or two layers thick.

היא בעובי של שכבה אחת או שתיים.

To understand the design of their experiment,

כדי להבין את תכנון הניסוי שלהם,

imagine looking down at a sandwich.

דמיינו שאתם מביטים כלפי מטה על כריך.

If you measure the surface area of what you see,

את תמדדו את גודל האזור שאתם רואים,

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

תקבלו את מידותיה של פרוסת לחם אחת

even though there are two slices,

למרות שיש שתיים,

one stacked perfectly atop the other.

האחת מונחת במדויק על גבי השניה.

But, if you open the sandwich

אך אם תפתחו את הכריך

and place the two slices side by side,

ותניחו את שתי הפרוסות זו לצד זו,

you get twice the surface area.

תקבלו את כפליים גודל המשטח.

The Gorter and Grendel experiment

הניסוי של גורטר וגרנדל

is basically the same idea.

הוא עקרונית אותו הרעיון.

The open sandwich is the monolayer formed

הכריך הפתוח הוא החד-שכבה שנוצרה

by extracted cellular lipids spreading out into a sheet.

כשהליפידים שמוצו מהתאים התפשטו לכלל יריעה.

The closed sandwich is the intact red blood cell membrane.

הכריך הסגור הוא הקרומית של כדורית הדם השלמה.

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

והפלא ופלא, הם גילו יחס של אחד-לאחד,

proving beyond the shadow of a doubt

והוכיחו מעבר לכל צל של ספק

that a cell membrane is a bilayer,

שקרומית התא היא דו-שכבתית,

which when unstacked,

שכאשר פורסים אותה,

yields a monolayer twice its size.

נותנת חד-שכבה בגודל כפול.

So almost 30 years before the double-helix structure

אז כמעט 30 שנה לפני שהוסבר מבנה הסליל הכפול

of DNA was elucidated,

של הדנ"א,

a single experiment

ניסוי אחד ויחיד

involving fancy versions of household materials

שנעשה בו שימוש בגירסאות מושקעות של חומרים שיש בכל משק בית

enabled deep insight

איפשר הצצה למעמקי

into the basic architecture of the cell.

מבנה היסוד של התא.