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Jede Zelle deines Körpers
wird von den anderen um sie herum
von der äußersten Schicht getrennt:
der Membran.
Eine Zellmembran muss sowohl widerstandsfähig als auch flexibel sein.
Stell dir eine Membran aus Metall vor –
sie hält die Innereien der Zelle drinnen,
aber lässt kaum Stoffe hinaus- und hineinfließen.
Eine Membran aus einem Fischernetz
würde zu sehr in die andere Richtung gehen,
sie ist durchlässig aber leicht zerstört.
Die ideale Membran wäre also etwas dazwischen.
Über die letzten Jahrhunderte
haben wir viel daüber gelernt, wie Membranen funktionieren.
Die Geschichte beginnt im späten 19. Jh.,
als, nach einer Legende,
eine Deutsche namens Agnes Pockels Geschirr spülte.
Ihre Beobachtung, dass nicht alle Reiniger das Fett
auf dieselbe Weise auflösen,
weckte ihre Neugier.
Also nahm sie genaue Maße
von der Größe der Seifeschicht,
die sich auf der
Oberfläche eines mit Wasser gefüllten Metalltabletts bildete.
Später, im Jahr 1920, überprüften die
Wissenschaftler Irving Langmuir und Katharine Blodgett
das Problem erneut mit einer raffinierteren Vorrichtung
und sie fanden heraus, dass dieser Ölfilm eigentlich
eine Schicht mit der Dicke nur eines Ölmoleküls war.
Jedes Ölmolekül hat eine Seite, die Wasser liebt
und auf der Oberfläche schwimmt,
und eine andere, die Wasser abstößt
und in die Luft hinausragt.
Was hat das mit Zellmembranen zu tun?
Anfang des 20. Jh. demonstrierten die Chemiker
Charles Overton und Hans Mayer,
dass die Zellmembran
aus Substanzen besteht, die,
wie Öl,
eine wasserliebende Seite
und eine wasserabstoßende Seite haben.
Wir nennen diese Substanzen Lipide.
Im Jahr 1925 vertieften zwei Wissenschaftler,
Evert Gorter and François Grendel,
unser Wissen weiter.
Sie entwarfen ein Experiment, das testen sollte,
ob Zellmembranen
nur aus einer Schicht Lipide bestehen,
einer Monoschicht,
oder aus zwei Schichten, die übereinander lagen,
genannt Bischicht.
Gorter und Grendel nahmen Blut
von einem Hund,
einem Schaf,
einem Hasen,
einer Ziege,
einem Meerschweinchen
und freiwilligen Menschen.
Bei all diesen Proben
extrahierten sie die Lipide
aus den roten Blutkörperchen
und gaben ein paar Tropfen des Extrakts
auf ein Tablett mit Wasser.
Wie zu erwarten, breiteten sich die Lipide,
wie Öl, zu einer Monoschicht aus,
deren Größe Gorter und Grendel messen konnten.
Durch den Vergleich der Größe der Monoschichtfläche
mit jener der intakten roten Blutkörperchen
waren sie in der Lage festzustellen,
ob die Membran der roten Blutkörperchen
eine oder zwei Schichten *** war.
Um den Aufbau dieses Experimentes zu verstehen,
stell dir vor, du schaust auf ein Sandwich.
Wenn du die Fläche dessen misst, was du siehst,
bekommst du die Größe einer Scheibe Brot,
obwohl es zwei sind,
die genau übereinander liegen.
Wenn du die zwei Brotscheiben
nebeneinander legst,
hast du zweimal die Fläche des ganzen Sandwiches.
Das Experiment von Gorter und Grendel
beruht auf demselben Prinzip.
Das auseinandergenommene Sandwich zeigt die Monoschicht,
welche extrahierte Zell-Lipide beim Ausbreiten bilden.
Das geschlossene Sandwich zeigt die intakte Zellmembran der Blutkörperchen.
Siehe da, sie beobachteten ein Zwei-zu-eins-Verhältnis,
was ohne jeglichen Zweifel bewies,
dass die Zellmembran eine Bischicht ist,
die, wenn auseinandergenommen,
eine Monoschicht mit doppelter Fläche erzeugt.
Also schon 30 Jahre vor der Entdeckung der
Doppelhelix-Struktur der DNS
ermöglichte ein einzelnes Experiment
unter Einsatz ausgefallener Haushaltsmaterialien
einen tiefen Einblick in
den Grundaufbau der Zelle.