Insights into cell membranes via dish detergent - Ethan Perlstein

ดูรายละเอียดในเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยน้ำยาล้างจาน - อีธาน เพอร์บสไตน์ (Ethan Perlstein)

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

Every cell in your body

ทุกเซลล์ในร่างกายของคุณ

is separated from those around it

ถูกแยกจากสิ่งภายนอก

by its outermost layer,

โดยชั้นที่อยู่นอกสุด

its membrane.

ซึ่งก็คือเยื่อหุ้มของมัน

A cell membrane must be both sturdy and flexible.

เยื่อหุ้มเซลล์ต้องทั้งแข็งแรงและยืดหยุ่น

Imagine a membrane made of metal -

ลองจินตนาการว่าเยื่อหุ้มทำจากโลหะสิ

great at keeping the cell's guts inside,

มันคงจะรักษาสิ่งต่าง ๆ ในเซลล์ได้ดี

but horrible at letting materials flow in and out.

แต่คงจะแย่มากในการที่จะให้สิ่งต่าง ๆ เคลื่อนผ่านเข้าและออก

But a membrane made of fishnet stocking

แต่เยื่อหุ้มที่ทำมาจากใยตาข่ายถุงน่อง

would go too far in the opposite direction -

จะมีคุณสมบัติที่ตรงข้ามอย่างสิ้นเชิง

leaky, but easily torn.

มันจะมีช่องรั่ว และฉีกขาดง่าย

So, the ideal membrane falls somewhere in the middle.

แล้ว เยื่อหุ้มในอุดมคติ ที่มีคุณสมบัติอยู่ตรงกลางสองสิ่งนั้นล่ะ

Over the past few centuries,

ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา

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

เราได้เรียนรู้มากมาย เกี่ยวกับการทำงานของเยื่อหุ้ม

The tale starts in the late 1800's

เรื่องราวเริ่มขึ้นในตอนปลายยุค 1800

when, according to legend,

ตามเรื่องที่เล่ากันมาคือ

a German woman named Agnes Pockels was doing dishes.

หญิงชาวเยอรมันนามว่า แอกนัส พอคเคล กำลังล้างจาน

Her observation, that not all detergents

เธอสังเกตว่าสารซักฟอกต่าง ๆ

dissolve grease in the same way,

ไม่ได้ละลายคราบมันในแบบเดียวกัน

piqued her curiosity,

ด้วยความสงสัยใคร่รู้

so she made careful measurements

เธอจึงทำการวัด

of the size of soapy films

ขนาดของฟิล์มฟองสบู่

that formed on the surface

ที่เกิดขึ้นบนผิว

of a metal tray filled with water.

ของถาดโลหะที่เต็มไปด้วยน้ำ อย่างระมัดระวัง

Later, in the 1920's, GE scientists

ต่อมา ในยุค 1920 นักวิทยาศาสตร์ของ GE

Irving Langmuir and Katharine Blodgett

เออร์วิง แลงมัวร์ กับ แคทรีน บลอตเกตต์

reexamined the problem with a more elaborate contraption

ทำการสำรวจปริศนานี้ ด้วยอุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่าเดิม

and found that those tiny slicks

และพบว่าส่วนวาวเงาเล็ก ๆ พวกนั้น

were in fact a single layer of oil molecules.

อันที่จริงแล้ว คือโมเลกุลน้ำมัน ที่เรียงตัวเป็นชั้นเดียว

Each oil molecule has one side

แต่ละโมเลกุลของน้ำมันมีด้านหนึ่ง

that loves water and floats on the surface,

ที่ชอบน้ำ และลอยอยู่บนผิว

and one side that loathes water

และด้านหนึ่งที่เกลียดน้ำ

and protrudes into the air.

และยื่นออกไปบนอากาศ

So what does it have to do with cell membranes?

แล้วมันเกี่ยวกับเยื่อหุ้มเซลล์อย่างไรล่ะ

Well, at the turn of the 20th century,

ตอนช่วงเปลี่ยนของศตวรรษที่ 20

chemists Charles Overton and Hans Meyer

นักเคมีชื่อ ชาร์ล โอเวอร์ตัน และฮานส์ เมเยอร์

demonstrated that the cell membrane

ได้แสดงว่าเยื่อหุ้มเซลล์

is composed of substances that,

ประกอบรวมด้วยสาร

like oil,

ที่คล้ายกับน้ำมัน

have a water-loving part

มีส่วนที่ชอบน้ำ

and a water-loathing part.

และส่วนที่เกลียดน้ำ

We now call these substances lipids.

ตอนนี้พวกเราเรียกสารนั้นว่าลิปิด

In 1925, two scientists,

ในปี ค.ศ. 1925 นักวิทยาศาสตร์สองท่าน

Evert Gorter and Francois Grendel,

อีเวอร์ท กอร์เทอร์ กับ ฟรานซิส แกรนเดล

pushed our understanding further.

ทำให้ความเข้าใจของเราขยายออกไป

They designed an experiment meant to test

พวกเขาออกแบบการทดลอง เพื่อที่จะทดสอบ

whether cell membranes

ว่าเยื่อหุ้มเซลล์

are made of only one layer of lipids,

ประกอบจากลิปิดเพียงชั้นเดียวหรือไม่

a monolayer,

เป็นแบบชั้นเดี่ยว

or two layers stacked on top of one another,

หรือแบบที่วางตัวซ้อนกันสองชั้น

called a bilayer.

ที่เรียกว่า สองชั้น

Gorter and Grendel drew blood

กอร์เทอร์ และแกรนเดล นำเลือด

from a dog,

จากสุนัข

a sheep,

แกะ

a rabbit,

กระต่าย

a goat,

a guinea pig,

แพะ

หนูตะเภา

and human volunteers.

และอาสาสมัครมนุษย์

From each of these samples,

จากตัวอย่างเหล่านี้

they extracted all the lipids

พวกเขาสกัดลิปิดทั้งหมด

from all the red blood cells

จากเม็ดเลือดแดง

and placed a few drops of this extract

และวางหยดเล็ก ๆ ของสารสกัดเหล่านี้

on a tray of water.

ลงบนถาดน้ำ

True to form, the lipids, like oil,

เป็นไปตามโครงสร้างของมัน เช่นเดียวกับน้ำมัน ลิปิด

spread out into a monolayer,

แผ่ออกไปเป็นชั้นเดี่ยว

whose size Gorter and Grendel could measure.

ซึ่งกอร์เทอร์และแกรนแดล สามารถวัดขนาดได้

If they compared the surface area of that monolayer

ถ้าหากเทียบกับพื้นที่ผิวของชั้นเดี่ยวนั้น

to the surface area to the intact red blood cells,

กับพื้นที่ผิวของเม็ดเลือดแดงทั้งเซลล์

they'd be able to tell

พวกเขาจะสามารถบอกได้ว่า

whether the red blood cell membrane

เยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง

is one or two layers thick.

มีความหนาหนึ่งหรือสองชั้น

To understand the design of their experiment,

เพื่อทำความเข้าใจการออกแบบ การทดลองของพวกเขา

imagine looking down at a sandwich.

ลองนึกถึงการมองลงมายังแซนด์วิช

If you measure the surface area of what you see,

ถ้าคุณวัดพื้นที่ผิวของสิ่งที่คุณเห็น

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

คุณจะได้มิติเดี่ยวของแผ่นขนมปัง

even though there are two slices,

แม้ว่ามันจะมีขนมปังสองชื้น

one stacked perfectly atop the other.

ซึ่งชิ้นหนึ่งวางอยู่บนอีกชิ้นอย่างพอดิบพอดี

But, if you open the sandwich

แต่ถ้าคุณเปิดแซนด์วิชออก

and place the two slices side by side,

และวางขนมปังทั้งสองแผ่นไว้ข้างกัน

you get twice the surface area.

คุณจะได้พื้นที่ผิวเป็นสองเท่า

The Gorter and Grendel experiment

การทดลองของกอร์เทอร์และแกรนเดล

is basically the same idea.

มีแนวคิดเดียวกัน

The open sandwich is the monolayer formed

แซนด์วิชที่ถูกเปิดออกคือแบบชั้นเดี่ยว ที่เกิดขึ้น

by extracted cellular lipids spreading out into a sheet.

โดยลิปิดระดับเซลล์ที่ถุกสกัด กระจายตัวเป็นแผ่น

The closed sandwich is the intact red blood cell membrane.

แซนด์วิชที่ปิดคือเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง ที่อยู่ด้วยกันทั้งเซลล์

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

ดูให้ดี พวกเขาพบอัตราส่วนสองต่อหนึ่ง

proving beyond the shadow of a doubt

เป็นการพาออกจาก กลุ่มหมอกแห่งความแคลงใจ

that a cell membrane is a bilayer,

ว่าเยื่อหุ้มเซลล์จะต้องมีสองชั้น

which when unstacked,

ซึ่งเมื่อแยกออกจากกัน

yields a monolayer twice its size.

จะได้ชั้นเดี่ยวที่มีขนาดเป็นสองเท่า

So almost 30 years before the double-helix structure

ฉะนั้น เกือบ 30 ปีมาแล้ว ก่อนที่โครงสร้างเกลียวคู่

of DNA was elucidated,

ของดีเอ็นเอจะถูกค้นพบ

a single experiment

การทดลองเดี่ยว

involving fancy versions of household materials

ที่ใช้สารประจำบ้านในรูปแบบที่ซับซ้อนกว่า

enabled deep insight

ทำให้เราได้ข้อมูลเชิงลึก

into the basic architecture of the cell.

ของสถาปัตยกรรมพื้นฐานในเซลล์ของเรา