מה הגודל של פוספוליפיד?

פוספוליפיד הוא סוג של מולקולה דמוית שומן, שממנה בנויים בעיקר קרומי התא. יש לו ראש שנמשך למים ושני זנבות שנרתעים ממים. מהקצה החיצוני של הראש ועד קצות הזנבות, אורכו של פוספוליפיד אחד כ-2.5 ננומטרים. ננומטר הוא מיליארדית המטר.

גודל

ראש הפוספוליפיד הוא קבוצה המכילה פוספט, המחוברת למולקולה קטנה הנקראת גליצרול. שני הזנבות הם חומצות שומן, שרשראות ארוכות של אטומי פחמן ומימן, שאורכן בדרך כלל 10–20 אטומי פחמן. כל אטום פחמן מוסיף לאורך הזנב כ-0.13 ננומטרים.

האורך המדויק תלוי בזנבות ובאופן שבו הם מונחים. בקרום חי הזנבות נזילים: הם מתכופפים ומתפתלים. ספר עיון בביולוגיה של התא מציין 2 ננומטרים מהראש ועד הזנב בפוספוליפיד טיפוסי.

מדידות שנסקרו בשנת 2000 מצאו ששכבה של פוספטידילכולין, פוספוליפיד נפוץ, עבה כ-2.2–2.3 ננומטרים כשהיא נזילה, ו-2.6 ננומטרים בצורה קרירה ומסודרת יותר, שבה הזנבות ישרים יותר. השכבה היא בעומק מולקולה אחת, ולכן זה המרחק שמולקולה אחת מגיעה מאמצע הקרום אל פניו. כל מולקולה בשכבה נזילה תופסת כ-0.6–0.7 ננומטרים רבועים מהשטח. לכן ההערכות לאורך נעות בין כ-2 ל-2.6 ננומטרים.

השוואות גודל

• שתי שכבות של פוספוליפידים, זנב אל זנב, מרכיבות שכבת פוספוליפידים כפולה, היריעה שבלב כמעט כל קרומי התא.
• פוספוליפיד ארוך בערך פי שניים מרוחבו של סליל אלפא. סליל אלפא הוא מרכיב נפוץ בחלבונים.
• הוא ארוך בערך כמו הסליל הכפול של דנ"א, שרוחבו 2 ננומטרים.
• בין כ-30,000 ל-50,000 פוספוליפידים, מונחים זה אחר זה, היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם, שרוחבה 80,000–100,000 ננומטרים.
• שכבה בודדת של פוספוליפידים המכסה מילימטר רבוע אחד הייתה מכילה כ-1.5 טריליון מולקולות.

איך פוספוליפידים בונים קרומים

מכיוון שהראשים שלהם נמשכים למים והזנבות לא, פוספוליפידים במים מסתדרים כך שהזנבות פונים זה אל זה והראשים פונים החוצה. הם יוצרים שכבה כפולה שמפרידה בין המים שבצד אחד למים שבצד השני. כשמחממים פוספוליפידים במים, הם בדרך כלל יוצרים מעצמם כדורים זעירים, כשהראשים בחוץ והזנבות בפנים.

צורת הזנבות עוזרת לשמור על נזילות הקרומים. זנב שיש בו רק קשרים יחידים בין אטומי הפחמן ישר למדי. קשר כפול יוצר בזנב כיפוף של כ-30 מעלות, והעיקולים האלה מרחיקים מולקולות שכנות זו מזו. כך הקרום אינו מתקשה בקור.

שמן על בריכה

בנג'מין פרנקלין שפך לא יותר מכפית אחת של שמן על בריכה ליד לונדון, וראה אותו מתפשט על פני אולי חצי אקר. השמן יצר שכבה בעובי מולקולה אחת. מולקולות השמן דומות באופיין לאלה שמרכיבות כל שכבה בקרום תא.

כפית מכילה כ-5 סנטימטרים מעוקבים, וחצי אקר הם כ-2,000 מטרים רבועים, ולכן עובי השכבה היה כ-2.5 ננומטרים. אגנס פוקלס המציאה מאוחר יותר דרך ליצור שכבות בודדות כאלה במעבדה, וכך יכלו מדענים לקבוע במדויק את גודלן של מולקולות.

מקורות

• Components and Structure. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Lipids. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Structure of Lipid Bilayers. Nagle and Tristram-Nagle, Biochimica et Biophysica Acta, 2000.
• What Is the Thickness of the Cell Membrane?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science, 2015.
• Predicting Helical Topologies in RNA Junctions as Tree Graphs. Laing et al., PLoS ONE, 2013.
• DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.