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你體內的每一個細胞
用最外面的一層
和外界分隔,
這層叫做細胞膜。
細胞膜必須要又穩固又有彈性。
想像金屬製的細胞膜
──可以把細胞內部保存得很好,
可是很難讓物質進進出出。
但漁網做的細胞膜
會恰恰相反
──方便進去,但是容易破。
所以,理想的細胞膜 應該介於中間。
經過幾個世紀以後,
我們在細胞膜的運作方式這方面 學到了很多。
這個故事要從 1800 末期講起,
據說,
一位叫做 Agnes Pockels 的德國女性 在做菜時發現的。
她觀察到,不是所有的清潔劑
都用同樣的方式 溶解油汙,
這激起了她的好奇心,
所以她仔細地測量
裝水的金屬盤
表面所形成的
肥皂膜的厚度。
後來,在 1920 年代, 電子學家
Irving Langmuir 和 Katharine Blodgett
用更精細的發明 再次檢驗這個問題,
然後發現這薄薄的一層
實際上就是 單一一層的油分子。
每個油分子有一側
是喜歡水的,所以飄浮在水的表面;
另一側則討厭水,
因此朝向空氣。
所以這個細胞膜有什麼關係?
嗯,在 20 世紀交替的時候,
化學家 Charles Overton 和 Hans Meyer
證實了細胞膜
是由類似油的物質形成,
是由類似油的物質形成,
有一側親水端
還有一側厭水端。 (譯註:或稱疏水端。)
我們現在把這個物質 叫做脂質。
在 1925 年,兩位科學家
Evert Gorter 和 Francois Grendel
把我們的認知更往前推。
他們設計了一個實驗,
來測試細胞膜
是由一層脂質組成,
也就是單層膜,
或是兩層疊在一起 所組成,
也就是雙層膜。
Gorter 和 Grendel 從
狗、
綿羊、
兔子、
山羊、
天竺鼠、
還有人類自願者 身上抽血。
從這些樣本中,
他們把所有脂質
都從紅血球中 萃取出來
然後滴一滴 萃取液
在水盤之上。
正如預期,就像油一樣,
脂質散開形成單層膜,
而 Gorter 和 Grendel 可以測量它的大小。
如果他們把這單層膜的表面積
和完整的紅血球表面積相比,
他們就有辦法判定
紅血球的細胞膜
是一層還兩層。
要了解這個實驗的設計,
想想由上往下看著三明治。
如果你估測你看到的面積,
你會覺得它是一層而已,
儘管它有兩層,
第一層完全把第二層蓋住了。
但是,如果你把三明治打開
然後把兩片放在一起,
你就會得到兩倍的表面積。
而 Gorter 和 Grendel 的實驗
基本上就是這個想法。
打開的三明治相當於單層膜,
它是由萃取的細胞脂質 擴散成一個平面。
而蓋好的三明治就相當於 完整的紅色球細胞膜。
驚奇的是,他們發現了 2 比 1 的比例,
確實證明
細胞膜是雙層膜,
因為當它們沒疊在一起時,
產生的單層膜有兩倍的面積。
所以幾乎是 DNA 雙螺旋結構
被發現的 30 年前,
就靠一個實驗,
它包含了對家務事的新潮想法,
讓對於細胞基本結構
的更深層認識變為可能。