الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية يتداخل موضوع البيولوجيا الجزيئية مع موضوع الكيمياء الحيوية، وبطرق عديدة تكمل أهداف هذين التخصصين بعضها البعض.
يركز علم الأحياء الجزيئي على الفهم الجزيئي لعمليات التكاثر والنسخ والترجمة للمواد الجينية، بينما تستخدم الكيمياء الحيوية تقنيات ونتائج البيولوجيا الجزيئية.
الكيمياء الحيوية
تتضمن الكيمياء الحيوية دراسة العمليات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية بهدف نهائي هو فهم طبيعة الحياة من الناحية الجزيئية.
على سبيل المثال، توجد في كل خلية حية عملية بيولوجية مهمة تسمى التنفس، وهي تحويل الجلوكوز إلى شكل مفيد من أشكال الطاقة، ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات).
تكشف دراسة الكيمياء الحيوية عن العديد من العمليات الكيميائية المتضمنة في تحويل الجلوكوز إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
تعتمد الدراسات البيوكيميائية على توافر التقنيات التحليلية المناسبة وتطبيق هذه التقنيات للتقدم.
معرفة طبيعة الجزيئات البيولوجية والعلاقات بينها وخاصة البروتينات والأحماض النووية والوظيفة الخلوية.
في السنوات الأخيرة، تم إحراز تقدم كبير في فهمنا لبنية الجينات والتعبير عنها، وفي استخدام تقنيات مثل قياس الطيف الكتلي لدراسة بنية البروتين ووظيفته.
كان مشروع الجينوم البشري، على وجه الخصوص، حافزًا للتقدم الكبير في فهمنا للعديد من الأمراض البشرية.
خاصة السرطان وتحديد الاستراتيجيات التي يمكن استخدامها لمحاربة هذه الأمراض.
تواصل أيضا. بحث في اكتشاف قانون الضغط على السوائل في الكيمياء
كراسي الكيمياء الحيوية
يمكن تقسيم الكيمياء الحيوية، وهي قسم فرعي من علم الأحياء والكيمياء، إلى ثلاثة مجالات: البيولوجيا الهيكلية، والإنزيمات، والتمثيل الغذائي.
خلال العقود الأخيرة من القرن العشرين، نجحت الكيمياء الحيوية في شرح العمليات الحية من خلال هذه التخصصات الثلاثة.
يتم اكتشاف جميع مجالات علوم الحيوان تقريبًا وتطويرها من خلال الأبحاث الكيميائية الحيوية المنهجية.
تركز الكيمياء الحيوية على فهم الأساس الكيميائي الذي يسمح للجزيئات البيولوجية بقيادة العمليات داخل وبين الخلايا الحية.
والذي بدوره يرتبط ارتباطًا وثيقًا بدراسة وفهم الأنسجة والأعضاء، فضلاً عن بنية ووظيفة الكائن الحي.
ترتبط الكيمياء الحيوية ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا الجزيئية، التي تدرس الآليات الجزيئية للظواهر البيولوجية.
البيولوجيا الجزيئية
علم الأحياء الجزيئي هو فرع من فروع علم الأحياء يتعامل مع الأساس الجزيئي للنشاط البيولوجي داخل الخلايا وفيما بينها.
بما في ذلك التركيب الجزيئي والتعديل والآليات والتفاعلات، يصف المبدأ المركزي للبيولوجيا الجزيئية العملية العملية.
إنه المكان الذي يتم فيه نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ومن ثم إلى البروتين.
بدلاً من ذلك، يمكن وصف البيولوجيا الجزيئية بأنها مجال علم الأحياء الذي يدرس تكوين الجزيئات الخلوية وبنيتها وتفاعلها.
مثل الأحماض النووية والبروتينات التي تقوم بالعمليات البيولوجية الضرورية لعمل وصيانة الخلايا.
وصف ويليام أستبوري علم الأحياء الجزيئي في عام 1961 في مجلة نيتشر بأنه:
ليس أسلوبًا بقدر ما هو نهج، من وجهة نظر ما يسمى بالعلوم الأساسية، مع الفكرة الرائدة لاستكشاف المظاهر واسعة النطاق للبيولوجيا الكلاسيكية مع المخطط الجزيئي المقابل.
إنه مهتم بشكل خاص بأشكال الجزيئات البيولوجية و[…] ثلاثي الأبعاد ومنظم بشكل أساسي.
ومع ذلك، هذا لا يعني أنه مجرد تنقيح للمورفولوجيا، يجب أن يدرس التركيب والوظيفة في نفس الوقت.
يغطي العلاج الجيني بعض الأبحاث السريرية والعلاجات الطبية المشتقة من البيولوجيا الجزيئية.
يسمى الآن استخدام البيولوجيا الجزيئية أو بيولوجيا الخلية الجزيئية في الطب الطب الجزيئي.
تلعب البيولوجيا الجزيئية أيضًا دورًا مهمًا في فهم الهياكل والوظائف والأنظمة لأجزاء مختلفة من الخلايا.
والتي يمكن استخدامها لاستهداف الأدوية الجديدة بكفاءة وتشخيص الأمراض وفهم علم وظائف الأعضاء الخلوية.
اخترنا لك. ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
علاقة البيولوجيا الجزيئية بالعلوم البيولوجية الأخرى
تصف القائمة التالية منظور العلاقات متعددة التخصصات بين البيولوجيا الجزيئية والمجالات الأخرى ذات الصلة:
البيولوجيا الجزيئية
- إنها دراسة الأساس الجزيئي لعمليات التكاثر والنسخ والترجمة ووظيفة الخلية.
الكيمياء الحيوية
- إنها دراسة المواد الكيميائية والعمليات البيولوجية التي تحدث في الكائنات الحية. يركز علماء الكيمياء الحيوية بشكل أساسي على دور ووظيفة وهيكل الجزيئات الحيوية.
- على سبيل المثال، البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية.
علم الوراثة
- يدرس كيف يؤثر الاختلاف الجيني على الكائنات الحية، ويحاول علم الوراثة التنبؤ بكيفية تأثير الطفرات والجينات الفردية والتفاعلات الجينية على التعبير عن النمط الظاهري.
- يتم إعلام فروع علم الأحياء الأخرى من خلال علم الأحياء الجزيئي، أو الدراسة المباشرة للتفاعلات بين الجزيئات نفسها.
- مثل بيولوجيا الخلية وعلم الأحياء التطوري، أو بشكل غير مباشر، حيث تُستخدم التقنيات الجزيئية لاستنتاج الخصائص التاريخية لسكان أو نوع.
وكما هو الحال في مجالات البيولوجيا التطورية مثل علم الوراثة السكانية، هناك أيضًا تقليد طويل لدراسة الجزيئات الحيوية من الألف إلى الياء، أو الفيزياء الحيوية الجزيئية.
التصميم التجريبي في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية
يعتمد التقدم في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، كما هو الحال في جميع العلوم، على التصميم والتنفيذ الدقيقين.
تحليل البيانات للتجارب المصممة لمعالجة أسئلة أو فرضيات محددة. يتضمن هذا التصميم التجريبي عددًا من المراحل الإلزامية وهي:
- تحديد موضوع الدراسة التجريبية.
- تقييم نقدي للوضع الحالي للمعرفة (“الأدب”) في مجال الموضوع المختار، مع ملاحظة نقاط القوة والضعف للمنهجيات المستخدمة سابقًا والفرضيات الجديدة الناشئة عن البحث.
- قم بصياغة السؤال أو الفرضية التي ستعالجها التجربة المخططة.
- الاختيار الدقيق للنظام البيولوجي (الأنواع، في الجسم الحي أو في المختبر) لاستخدامه في الدراسة.
- تحديد المتغير قيد الدراسة والنظر في المتغيرات الأخرى التي يجب التحكم فيها بحيث يكون المتغير المعين هو العامل الوحيد الذي سيحدد نتيجة التجربة.
- التصميم التجريبي، بما في ذلك التحليل الإحصائي للنتائج، والتقييم الدقيق للمواد والأجهزة المستخدمة، وجوانب السلامة المحتملة للدراسة.
- إجراء التجربة بما في ذلك المعايرة والضوابط المناسبة مع سجل مكتوب مفصل للنتائج.
- إذا لزم الأمر، كرر التجربة لتحليل النتائج الواضحة.
- تقييم النتائج، بما في ذلك تطبيق الاختبارات الإحصائية المناسبة، على البيانات الكمية حسب الاقتضاء.
- قم بصياغة الاستنتاجات الرئيسية التي يمكن استخلاصها من النتائج.
- صياغة فرضيات جديدة وتجارب مستقبلية تنبثق من الدراسة.
يتم أخيرًا نشر نتائج الدراسات المصممة جيدًا والمُحللة جيدًا في الأدبيات العلمية بعد إخضاعها لمراجعة الأقران المستقلة.
أحد التحديات الرئيسية التي تواجه علماء الكيمياء الحيوية وعلماء الأحياء الجزيئية المحترفين هو مواكبة التطورات الحالية في الأدبيات.
أسئلة الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية
تتداخل البيولوجيا الجزيئية مع الكيمياء الحيوية، وبطرق عديدة تكمل أهداف هذين التخصصين بعضها البعض.
والنتيجة هي أن كلا الحقلين لديهم الآن الفرصة لمعالجة قضايا مثل:
- هيكل ووظيفة مكون البروتين الكلي للخلية (البروتينات) وجميع الجزيئات الصغيرة في الخلية (التمثيل الغذائي).
- آليات المشاركة في التحكم في التعبير الجيني.
- تحديد الجينات المرتبطة بمجموعة واسعة من الأمراض التي تصيب الإنسان.
- تطوير استراتيجيات العلاج الجيني لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان.
- توصيف عدد كبير من المستقبلات “اليتيمة”، التي لا يُعرف دورها الفسيولوجي ونشاطها الطبيعي حاليًا، الموجودة في الجينوم البشري واستخدامها في تطوير عوامل علاجية جديدة.
- اكتشاف علامات مرضية جديدة لتحسين التشخيص السريري.
- هندسة الخلايا، وخاصة الخلايا الجذعية، لعلاج الأمراض التي تصيب الإنسان.
- افهم كيف يعمل الجهاز المناعي لتطوير استراتيجيات للدفاع ضد غزو مسببات الأمراض.
- توسيع معرفتنا بالبيولوجيا الجزيئية للنبات لتصميم تحسين المحاصيل ومقاومة مسببات الأمراض وتحمل الإجهاد.
- تطبيق تقنيات البيولوجيا الجزيئية على طبيعة وعلاج الأمراض البكتيرية والفطرية والفيروسية.
- تتناول الفصول المتبقية من هذا الكتاب الاستراتيجيات التجريبية الأساسية والأساليب التحليلية التي يشيع استخدامها لمعالجة مثل هذه المشكلات.
لقد اخترنا لك أن تستكشف بالتفصيل أهمية الكيمياء في حياتنا اليومية
أخيرًا، بينما يستخدم الباحثون تقنيات خاصة بالبيولوجيا الجزيئية، فمن الشائع دمجها مع طرق من علم الوراثة والكيمياء الحيوية، يعتبر البيولوجيا الجزيئية إلى حد كبير كميًا وواحدًا من أكثر الحقول الفرعية شيوعًا في علم الأحياء الجزيئي منذ بداية القرن الحادي والعشرين.