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

Переводчик: Александра Муравьёва Редактор: Anna Kotova

Cell membranes are structures of contradictions.

Клеточные мембраны состоят из противоречий.

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

Эти маслянистые плёнки в сотни раз тоньше нитей паутины,

yet strong enough to protect the delicate contents of life:

но они настолько прочны, что способны защитить самые хрупкие составляющие жизни:

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

жидкую цитоплазму клетки, генетический материал, органеллы

and all the molecules it needs to survive.

и все молекулы, необходимые для выживания.

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

Как же работает мембрана, и что делает её такой прочной?

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

Во-первых, как бы ни хотелось представить мембрану

like the tight skin of a balloon,

в виде натянутой поверхности шарика,

but it's actually something much more complex.

в реальности всё оказывается намного сложнее.

In reality, it's constantly in flux,

На самом деле она в постоянном движении,

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

её компоненты постоянно перемещаются, благодаря чему клетка питается,

remove waste,

избавляется от отходов,

let specific molecules in and out,

впускает и выпускает особые молекулы,

communicate with other cells,

взаимодействует с другими клетками,

gather information about the environment,

собирает информацию об окружающей среде

and repair itself.

и чинит саму себя.

The cell membrane gets this resilience, flexibility, and functionality

Клеточная мембрана такая прочная, гибкая и многофункциональная благодаря тому,

by combining a variety of floating components

что состоит из многих плавающих частей, объединённых в структуру,

in what biologists call a fluid mosaic.

которую биологи называют жидкой мозаикой.

The primary component of the fluid mosaic

Базовый элемент этой жидкой мозаики —

is a simple molecule called a phospholipid.

простая молекула, которая называется фосфолипид.

A phospholipid has a polar, electrically-charged head,

У неё есть поляризованная, электрически заряженная голова,

which attracts water,

которая притягивает воду,

and a non-polar tail, which repels it.

и неполяризованный хвост, который воду отталкивает.

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

Молекулы связываются хвостами и образуют двухслойную плёнку

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

толщиной всего пять-десять нанометров, которая обхватывает всю клетку.

The heads point in towards the cytoplasm

С одной стороны головы направлены внутрь цитоплазмы,

and out towards the watery fluid external to the cell

с другой стороны — наружу, в жидкую среду, окружающую клетку,

with the lipid tails sandwiched in between.

а липидные хвосты зажаты между ними.

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

Такая двойная плёнка при температуре тела напоминает растительное масло,

is studded with other types of molecules,

и она полна других видов молекул,

including proteins,

например, белков,

carbohydrates,

углеводов

and cholesterol.

и холестерина.

Cholesterol keeps the membrane at the right fluidity.

Холестерин поддерживает жидкое состояние мембраны на нужном уровне.

It also helps regulate communication between cells.

Ещё он участвует в процессе общения клеток.

Sometimes, cells talk to each other

Клетки порой «разговаривают» друг с другом,

by releasing and capturing chemicals and proteins.

впуская и выпуская вещества и белки.

The release of proteins is easy,

Выпускать белки наружу легко,

but the capture of them is more complicated.

а вот впустить их внутрь намного сложнее.

That happens through a process called endocytosis

Происходит это благодаря процессу под названием «эндоцитоз»,

in which sections of the membrane engulf substances

при котором участки мембраны обхватывают вещества,

and transport them into the cell as vesicles.

образуя пузырьки, или везикулы, которые отправляются внутрь клетки.

Once the contents have been released,

Как только захваченные вещества выходят в цитоплазму,

the vesicles are recycled and returned to the cell membrane.

пузырьки распадаются и возвращаются в мембрану.

The most complex components of the fluid mosaic are proteins.

Самые сложные части жидкой мозаики — это белки.

One of their key jobs is to make sure

Одна из их главных задач — следить,

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

что сквозь мембрану проходят именно те молекулы, которые должны.

Non-polar molecules, like oxygen,

Неполяризованные молекулы вроде кислорода,

carbon dioxide,

углекислого газа,

and certain vitamins

а также некоторые витамины

can cross the phospholipid bilayer easily.

могут с лёгкостью проходить сквозь фосфолипидный слой.

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

А вот поляризованные и заряженные молекулы не могут пройти через внутренний слой.

Transmembrane proteins stretch across the bilayer to create channels

Трансмембранные белки протягиваются через двухслойную плёнку, создавая каналы,

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

по которым могут проходить конкретные молекулы вроде ионов калия и натрия.

Peripheral proteins floating in the inner face of the bilayer

Периферийные белки, плавающие у внутренней поверхности мембраны,

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

привязывают её к внутренней структуре клетки.

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

Другие белки в клеточной мембране помогают связать разные двухслойные структуры.

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

Это может пойти на пользу, например, во время оплодотворения,

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

но может и навредить, как это бывает при контакте с вирусом.

And some proteins move within the fluid mosaic,

Некоторые же белки перемещаются по жидкой мозаике,

coming together to form complexes that carry out specific jobs.

образуя вместе комплексы для выполнения определённых функций.

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

Например, один комплекс подаёт нашей иммунной системе сигнал к действию

then move apart when the job is done.

и расходится, когда его работа выполнена.

Cell membranes are also the site of an ongoing war

На поверхности клеточной мембраны постоянно идёт война

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

между нами и всем тем, что стремится нам навредить.

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

Так, самые токсичные из известных нам веществ —

are membrane-breaching proteins made by infectious bacteria.

это разрушающие мембрану белки, выделяемые вредоносными бактериями.

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

Эти простенькие токсины проделывают в мембране гигантские дыры,

causing a cell's contents to leak out.

через которые содержимое клетки просто вытекает наружу.

Scientists are working on developing ways to defend against them,

Учёные разрабатывают способы защиты от подобных веществ,

like using a nano-sponge that saves our cells

например, один из способов — наногубка,

by soaking up the membrane-damaging toxins.

которая защищает клетки от опасных токсинов, впитывая их в себя.

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

Жизнь во всех её проявлениях существует именно благодаря этой жидкой мозаике.

Without a cell membrane, there could be no cells,

Без клеточной мембраны не было бы клеток,

and without cells, there would be no bacteria,

а без клеток не было бы ни бактерий,

no parasites,

ни паразитов,

no fungi,

ни грибов,

no animals,

ни животных,

and no us.

ни, тем более, нас.