Wgląd w błonę komórkową przez płyn do zmywania naczyń - Ethan Perlstein

Zobacz pełną lekcje na: http://ed.ted.com/lessons/insights-into-cell-membranes-via-dish-detergent-ethan-perlstein

Błona komórkowa, jak dobra kurtka, chroni komórkę przed otoczeniem. Jak to możliwe, że jest zarówno silna, elastyczna i przepuszczalna? Ethan Perlstein omawia naukowców i ich badania, które odmieniły nasz pogląd na komórki.

Każda komórka w ciele

jest oddzielona od otoczenia

najbardziej zewnętrzną warstwą,

czyli błoną.

Błona komórkowa musi być
wytrzymała i elastyczna.

Wyobraź sobie błonę zrobioną z metalu:

świetnie zatrzymuje
zawartość komórki wewnątrz,

ale fatalnie przepuszcza
materiały do i z komórki.

Natomiast błona zrobiona z kabaretki

była by niefunkcjonalna z innych powodów:

przepuszczalna, lecz łatwo ją uszkodzić.

Idealna błona jest czymś pomiędzy.

Przez ostatnie stulecia

dużo się dowiedzieliśmy
o funkcjonowaniu błon komórkowych.

Opowieść zaczyna się pod koniec XIX wieku,

kiedy to, jak głoszą legendy,

Niemka Agnes Pockels zmywała naczynia.

Zaobserwowała, że nie wszystkie detergenty

rozpuszczają tłuszcz w ten sam sposób

i to wzbudziło jej ciekawość.

Wykonała dokładne pomiary

rozmiaru błon mydlanych

które utworzyły się na powierzchni

metalowej kuwety wypełnionej wodą.

W latach 20. XX wieku
naukowcy General Electric,

Irving Langmuir i Katharine Blodgett,

ponownie zbadali zagadnienie, używając
bardziej skomplikowanego sprzętu,

i odkryli, że te malutkie plamki

to pojedyncza warstwa molekuł tłuszczu.

Każda taka molekuła ma jedną stronę

która kocha wodę i pływa na powierzchni,

i jedną stronę, która nie cierpi wody

i sterczy w powietrzu.

Co to ma wspólnego z błoną komórkową?

Na początku XX wieku

chemicy Charles Overton i Hans Meyer

udowodnili, że błona komórkowa

jest złożona z substancji,

które tak jak tłuszcz

mają cząsteczkę kochającą wodę

i cząsteczkę niecierpiącą wody.

Teraz nazywamy takie substancje lipidami.

W 1925 roku dwóch naukowców,

Evert Gorter i Francois Grendel,

pomogło nam lepiej zrozumieć to zagadnie.

Przeprowadzili eksperyment, by sprawdzić,

czy błony komórkowe

składają się z jednej warstwy lipidów,

czyli monowarstwy,

czy z dwóch warstw nałożonych na siebie,

nazywanych dwuwarstwą.

Gorter i Grendel pobrali krew

psa,

owcy,

królika,

kozy,

świnki morskiej

oraz ochotników.

Z każdej próbki

wyodrębnili wszystkie lipidy

ze wszystkich czerwonych krwinek

i umieścili parę kropel
pozyskanej substancji

na tacy z wodą.

Zgodnie z przewidywaniami,
lipidy, jak olej,

rozprowadziły się, tworząc monowarstwę,

której rozmiar Gorter i Grendel
byli w stanie zmierzyć.

Gdyby porównali powierzchnię monowarstwy

do obszaru powierzchni
nienaruszonej czerwonej krwinki,

mogliby stwierdzić,

czy błona komórkowa czerwonej krwinki

ma jedną, czy dwie warstwy.

By zrozumieć metodę użytą
w tym eksperymencie,

popatrz z góry na kanapkę.

Zmierzywszy obszar widocznej powierzchni,

otrzymałbyś wymiary
pojedynczej kromki chleba

nawet jeżeli są dwie kromki,

jedna położona dokładnie na drugiej.

Gdy otworzysz kanapkę

i umieścisz obie kromki koło siebie,

otrzymasz podwójny obszar powierzchni.

Eksperyment Gortera i Grendela

jest oparty na podobnym pomyśle.

Otwarta kanapka jest monowarstwą
utworzoną z płasko rozłożonych

lipidów komórkowych.

Złożona kanapka jest nienaruszoną
błoną komórkową czerwonej krwinki.

Chemicy ze zdumieniem zaobserwowali
proporcję dwa do jednego,

jednoznacznie udowadniając,

że błona komórkowa jest dwuwarstwą,

która będąc rozłożona,

stanowi dwa razy większą monowarstwę.

Prawie 30 lat przed odkryciem

struktury podwójnej helisy DNA,

pojedynczy eksperyment,

wymagający jedynie podstawowych
środków domowych,

umożliwił lepszy wgląd

w podstawową budowę komórki.