محتويات
- تعريف علم الأحياء الجزيئية
- علاقة الأحياء الجزيئية بالكيمياء الحيوية
- أهمية الأحياء الجزيئية للعلماء
- تقنيات علم الأحياء الجزيئية
- الرحلان الكهربائي
- تفاعل البوليميراز التسلسلي
- قطع وربط الحمض النووي
- الاستنساخ
يعتبر علم الأحياء الجزيئية أحد فروع علم الأحياء ، ويهتم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الكائنات الحية من حيث الجزيئات المكونة للكائنات الحية والتي تتحكم بها ، عند دراسة علم الأحياء التقليدي نجد أنه يركز على دراسة الكائنات الحية بأكملها وكيفية تفاعلها ، بينما نجد أن علم الأحياء الجزيئي يسعى لفهم الكائنات الحية من خلال فحص المكونات التي تتكون منها وهي الجزيئات ، وهكذا نجد أن علم الأحياء الجزيئي مع التطور الكبير في التكنولوجيا سمح للعلماء بالتركيز بشكل كبير على جزيئات الكائنات الحية .
تعريف علم الأحياء الجزيئية
علم الأحياء الجزيئي هو مجال علمي يستكشف ويدرس هياكل ووظائف الخلايا على المستوى الجزيئي ، ويجب أن يكون علماء الأحياء الجزيئية بارعين في العديد من المواد والعلوم قبل أن يتمكنوا من إجراء البحوث أو النشاط الأكاديمي بشكل فعال في مجالهم .
من المفترض أن جميع وظائف الخلايا التي تتسم بأنها معقدة وغير مفهومة بشكل كامل تتم على المستوى الجزيئي ، وهذا يعني أن الترابط المتطور والتعاون بين الجزيئات البيولوجية هو ما يجعل الحياة ممكنة ، وهو موضوع مثير للغموض يحير علماء الأحياء الجزيئية ويحفزهم على اكتشاف أسرار الخلايا ، وينشغل عالم الأحياء الجزيئية باستكشاف أو فهم أو تعليم المفاهيم الكامنة وراء البنية الخلوية والوظيفة على المستوى الجزيئي .
يهتم علم الأحياء الجزيئية بدراسة الهياكل والعمليات الكيميائية للظواهر البيولوجية التي تنطوي على الوحدات الأساسية المكونة لها وهي الجزيئات ، ويهتم علم الأحياء الجزيئي بشكل خاص على الأحماض النووية والبروتينات وهي الجزيئات الضخمة الضرورية للكائنات الحية ، ويركز علم الأحياء الجزيئي أيضاً على كيفية تفاعل هذه الجزيئات داخل خلايا الكائنات الحية .[1]
علاقة الأحياء الجزيئية بالكيمياء الحيوية
لقد ظهر علم الأحياء الجزيئية المعروف باسم البيولوجيا الجزيئية في ثلاثينيات القرن العشرين ، ولقد تطور علم الأحياء الجزيئية من الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة والفيزياء الحيوية ، وهذا يفسر الارتباط الوثيق بين علم الأحياء الجزيئي وهذه المجالات حتى هذا اليوم .
يعتبر علم الأحياء الجزيئي هو فرع متخصص في الكيمياء الحيوية والذي يهتم بدراسة كيمياء الجزيئات المكونة للكائنات الحية ، وتعتبر الأحماض النووية DNA و RNA والبروتينات التي يتم إنشاؤها باستخدام التعليمات الجينية المشفرة في تلك الجزيئات ذات أهمية خاصة للبيولوجيا الجزيئية أو علم الأحياء الجزيئي ، ويركز علم الأحياء الجزيئية أيضًا بدراسة الجزيئات الحيوية الأخرى مثل الكربوهيدرات والدهون للتفاعلات التي لديها مع الأحماض النووية والبروتينات ، وغالبًا ما يتم فصل البيولوجيا الجزيئية عن مجال بيولوجيا الخلية والذي يركز على الهياكل الخلوية والمسارات الجزيئية داخل الخلايا ودورات حياة الخلية .
أهمية الأحياء الجزيئية للعلماء
تعتبر الجزيئات ذات أهمية كبيرة للعلماء ، حيث تعتبر هذه الجزيئات بمثابة أساس الحياة للعلماء فهي بمثابة أداة هامة أثناء الدراسات والأبحاث العلمية حيث أن العمل مع الكائنات الحية الكاملة أو حتى الخلايا الكاملة يعتبر أمرًا لا يمكن التنبؤ به ، حيث تعتمد نتائج التجارب العلمية بشكل كبير على تفاعل الآلاف من المسارات الجزيئية والعوامل الخارجية .
توفر البيولوجيا الجزيئية للعلماء مجموعة أدوات يمكنهم من خلالها الفهم الجيد للطريقة التي تسير بها الحياة ، حيث يستخدم العلماء الأحياء الجزيئية لتحديد وظيفة الجينات أو البروتينات الفردية بالإضافة إلى معرفة ما يمكن أن يحدث إذا كان هذا الجين أو البروتين غائب أو به عيب ، كما يستخدم العلماء البيولوجيا الجزيئية لفحص متى ولماذا يتم تبديل جينات معينة أو إيقاف تشغيلها ، وبالتالي ساعدت الأحياء الجزيئية العلماء على فهم كيفية عمل الكائنات الحية وبالتالي استطاع العلماء تطوير علاجات وأدوية تساعد على عمل الكائنات الحية بشكل جيد .[2]
تقنيات علم الأحياء الجزيئية
لقد تم تطوير مجموعة من التقنيات المختلفة لعلم الأحياء الجزيئي على الرغم من أن الباحثين والعلماء في علم الأحياء الجزيئية قد يستخدمون أيضًا أساليب وتقنيات خاصة بعلم الوراثة وغيرها من المجالات التي ترتبط بها ، عند دراسة الأحياء الجزيئية نجد أنها تسعى لفهم البنية ثلاثية الأبعاد للجزيئات البيولوجية الكبيرة من خلال تقنيات عدة مثل حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني .
يسعى علم الأحياء الجزيئية بشكل خاص إلى فهم الأساس الجزيئي للعمليات الجينية حيث يرسم علماء الأحياء الجزيئية موقع الجينات على كروموسومات معينة ، ويربطون هذه الجينات بشخصيات معينة من كائن حي ويستخدمون أيضاً الهندسة الوراثية لعزل وتسلسل وتعديل جينات معينة .
إن التقنيات المستخدمة في علم الأحياء الجزيئي يمكن دمجها مع الأساليب والمفاهيم المتعلقة بالوراثة والكيمياء الحيوية حيث أن الكيمياء الحيوية تتعلق بالمواد الكيميائية والعمليات الأساسية التي تحدث في الكائنات الحية ، كما تبحث البيولوجيا الجزيئية في الآليات الجزيئية الكامنة وراء وظيفة الخلية ، وبالتالي تتمثل إحدى الطرق لوصف أساس علم الأحياء الجزيئي أنه يهتم بفهم كيفية تحويل الجينات إلى RNA وكيفية تحويل RNA إلى بروتينات ، ونتيجة لذلك يمكن الإشارة إلى أكثر تقنيات البيولوجيا الجزيئية استخدامًا من قبل العلماء .
الرحلان الكهربائي
تقوم تقنية الرحلان الكهربائي بالفصل بين الجزيئات مثل الحمض النووي أو البروتينات وفقًا لحجمها ، وتعتبر تقنية الرحلان الكهربائي هي الدعامة الأساسية لمختبرات البيولوجيا الجزيئية حيث أن معرفة حجم الجزيء تعتبر من المعلومات الهامة التي يمكن استخدامها لتحديد الجزيئات أو أجزاء الجزيئات وكاختبار للتأكد من وجود الجزيء الصحيح .
تفاعل البوليميراز التسلسلي
هي تقنية تستخدم لتضخيم كميات صغيرة جدًا من الحمض النووي إلى كميات يمكن استخدامها في المزيد من التجارب ، ويتم استخدام هذه التقنية كأداة أساسية في علم الأحياء الجزيئي للتأكد من أن لدينا ما يكفي من الحمض النووي لتنفيذ تقنيات أخرى مثل التعديل الوراثي ، ومع ذلك فإن لها استخدامات عملية أوسع مثل الطب الشرعي وتشخيص الأمراض ، كما يمكن أيضًا استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل لإدخال طفرات نقطة صغيرة في الجين في عملية تسمى الطفرات الموجهة للجين .
قطع وربط الحمض النووي
تعتبر هذه التقنية من أهم التقنيات التي يستخدمها علم الأحياء الجزيئية وهي عملية قطع الحمض النووي إلى أجزاء أصغر باستخدام الإنزيمات التي تعمل فقط في تسلسل جيني معين ، وأيضاً عملية ربط قطعتين من الحمض النووي معًا حيث يكون الربط مفيدًا عند إدخال قطعة جديدة من DNA في جين آخر .
الاستنساخ
تعتمد تقنية الاستنساخ على إدخال جين جديد في الخلية أو الكائن الحي ، ويمكن استخدام ذلك لمعرفة تأثير تعبير هذا الجين على الكائن الحي ، بالإضافة إلى تحويل الكائن إلى مصنع ينتج كميات كبيرة من الجين أو البروتين الذي يرمز له ، ويسمى إدخال المادة الوراثية في البكتيريا بالتحول ، ويمكن أيضاً استخدام فيروس لإدخال هذه المادة من خلال هذه العملية .
يتم استخدام كل من هذه التقنيات مع تقنيات أخرى لمساعدة العلماء على حل سؤال بحثي معين ، على سبيل المثال بعد استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل لإنشاء كميات كبيرة من جين معين يمكن للعلماء أن تسجل جين لبروتين معين ويؤدي الرحلان الكهربائي من التأكد من إدخال الجين بشكل صحيح ، كما يستخدم العالم الرحلان الكهربائي للبروتين لإثبات تغير المنتج الجيني
رد مع اقتباس