Insights into cell membranes via dish detergent - Ethan Perlstein

Взгляд на клеточные мембраны через средство для мытья посуды — Этан Перлстайн

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Переводчик: Madina Juarez Редактор: Pauline Hortman

Every cell in your body

Каждая клетка вашего тела

is separated from those around it

отделена от остальных окружающих её клеток

by its outermost layer,

внешним слоем —

its membrane.

мембраной.

A cell membrane must be both sturdy and flexible.

Мембрана должна быть прочной и эластичной одновременно.

Imagine a membrane made of metal -

Если бы мембраны были сделаны ​​из металла,

great at keeping the cell's guts inside,

то прочный материал отлично хранил бы содержимое клетки,

but horrible at letting materials flow in and out.

но ничего не пропускал бы ни наружу, ни внутрь.

But a membrane made of fishnet stocking

Мембраны из ажурной ткани

would go too far in the opposite direction -

были бы проницаемыми,

leaky, but easily torn.

но непрочными.

So, the ideal membrane falls somewhere in the middle.

Идеальная мембрана гармонично сочетает в себе эти качества.

Over the past few centuries,

За последние несколько веков

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

мы узнали много нового о том, как устроены мембраны.

The tale starts in the late 1800's

Всё началось ещё в конце XIX века,

when, according to legend,

когда, согласно легенде,

a German woman named Agnes Pockels was doing dishes.

немка по имени Агнес Поккельс мыла посуду

Her observation, that not all detergents

и заметила, что не все моющие средства

dissolve grease in the same way,

растворяют жир одинаково.

piqued her curiosity,

Заинтересовавшись этим феноменом,

so she made careful measurements

она тщательно измерила

of the size of soapy films

толщину мыльной плёнки,

that formed on the surface

сформировавшейся на поверхности воды

of a metal tray filled with water.

в металлическом корыте.

Later, in the 1920's, GE scientists

Позднее, в 1920 году, исследователи компании General Electric

Irving Langmuir and Katharine Blodgett

Ирвинг Ленгмюр и Катарина Блоджетт

reexamined the problem with a more elaborate contraption

пересмотрели проблему, опираясь на более совершенные методы,

and found that those tiny slicks

и обнаружили, что крошечные пятна на поверхности

were in fact a single layer of oil molecules.

не что иное, как одинарный слой молекул масла.

Each oil molecule has one side

У каждой из молекул масла есть

that loves water and floats on the surface,

гидрофильная сторона, обращённая к поверхности воды,

and one side that loathes water

и гидрофобная сторона,

and protrudes into the air.

обращённая прочь от воды, в воздух.

So what does it have to do with cell membranes?

Как же это связано с клеточными мембранами?

Well, at the turn of the 20th century,

На рубеже XX века

chemists Charles Overton and Hans Meyer

химики Чарльз Овертон и Ганс Мейер

demonstrated that the cell membrane

установили, что клеточная мембрана

is composed of substances that,

состоит из веществ, которые,

like oil,

как и масло,

have a water-loving part

обладают гидрофильной

and a water-loathing part.

и гидрофобной природой.

We now call these substances lipids.

Теперь такие вещества называют липидами.

In 1925, two scientists,

В 1925 году двое учёных

Evert Gorter and Francois Grendel,

Эверт Гортер и Франсуа Грендель

pushed our understanding further.

продвинулись в понимании этой темы.

They designed an experiment meant to test

Они разработали эксперимент, чтобы проверить,

whether cell membranes

состоят ли клеточные мембраны

are made of only one layer of lipids,

только из одного слоя липидов —

a monolayer,

монослоя,

or two layers stacked on top of one another,

или же из двух слоёв, сложенных вместе, —

called a bilayer.

бислоя.

Gorter and Grendel drew blood

Гортер и Грендель взяли кровь

from a dog,

у собаки,

a sheep,

овцы,

a rabbit,

кролика,

a goat,

a guinea pig,

козы,

морской свинки

and human volunteers.

и добровольцев.

From each of these samples,

Из каждого образца

they extracted all the lipids

они извлекли все липиды

from all the red blood cells

из эритроцитов

and placed a few drops of this extract

и поместили несколько капель этого экстракта

on a tray of water.

на поверхность воды.

True to form, the lipids, like oil,

Как и ожидалось, липиды, как и масло,

spread out into a monolayer,

образовали монослой,

whose size Gorter and Grendel could measure.

размер которого удалось измерить.

If they compared the surface area of that monolayer

Сравнив площадь поверхности липидного монослоя

to the surface area to the intact red blood cells,

с площадью поверхности нетронутых эритроцитов,

they'd be able to tell

можно было определить,

whether the red blood cell membrane

состоит ли клеточная мембрана эритроцитов

is one or two layers thick.

из одного или двух слоёв.

To understand the design of their experiment,

Понять идею этого эксперимента яснее

imagine looking down at a sandwich.

нам поможет аналогия с сандвичем.

If you measure the surface area of what you see,

Если измерить площадь видимой поверхности,

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

то получится размер одного куска хлеба,

even though there are two slices,

хотя на самом деле в сандвиче два ломтика —

one stacked perfectly atop the other.

один уложен поверх другого.

But, if you open the sandwich

Но если раскрыть сандвич

and place the two slices side by side,

и положить два ломтика бок о бок,

you get twice the surface area.

то площадь поверхности увеличится вдвое.

The Gorter and Grendel experiment

Вот какая идея стояла

is basically the same idea.

за экспериментом Гортера и Гренделя.

The open sandwich is the monolayer formed

Раскрытый сандвич — это монослой, образованный

by extracted cellular lipids spreading out into a sheet.

плёнкой извлечённых из клеток липидов.

The closed sandwich is the intact red blood cell membrane.

Закрытый сандвич — это мембрана нетронутых эритроцитов.

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

Подумать только! Они обнаружили соотношение два к одному,

proving beyond the shadow of a doubt

абсолютно точно доказав этим,

that a cell membrane is a bilayer,

что клеточная мембрана состоит из бислоя,

which when unstacked,

который при расщеплении,

yields a monolayer twice its size.

образует монослой вдвое большей площади.

So almost 30 years before the double-helix structure

Итак, почти за 30 лет до открытия

of DNA was elucidated,

структуры двойной спирали ДНК,

a single experiment

единственный эксперимент

involving fancy versions of household materials

с участием лабораторных вариантов бытовых средств

enabled deep insight

углубил наше понимание того,

into the basic architecture of the cell.

как устроена клетка.