علم الأحياء الجزيئي

علم الأحياء الجزيئي

نموذج لمقطع من الحمض النووي DNA الدي أن إيه على شكل حلزون مزدوج في فضاء ثلاثي الأبعاد.

يقوم علم الأحياء الجزيئي أو البيولوجيا الجزيئية (بالإنجليزية: Molecular biology)‏ بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء الدقيقة والكيمياء في عدة فروع ويتقاطع مع الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. تهتم البيولوجيا الجزيئية بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الحمض النووي منقوص الأكسجين (حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين) والحمض النووي الريبوزي (حمض نووي ريبوزي) وعملية الاصطناع البروتيني إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.

يصف وليم أستبوري علم الأحياء الجزيئي في مقالة له في مجلة نيتشر:

«بأنه ليس تقنية بل هو مقاربة، مقاربة من وجهة نظر ما يدعى بالعلوم الأساسية مع فكرة موجهة للبحث ضمن الحقائق والخطوط العريضة لعلم الأحياء عن خطة جزيئية موافقة. إنه علم يهتم أساسا بأشكال الجزيئات الحيوية وبشكل أكثر تحديدا على البنى الثلاثية الأبعاد والتشكيلات البنيوية بحيث لا تقتصر فقط على الدراسة الشكلية مورفولوجيا بل تتعداها لتدرس التشكل "genesis" و«الوظيفة».

العلاقة بعلوم الأحياء الأخرى على المستوى الجزيئي

رسم توضيحي للعلاقة بين الكيمياء الحيوية، وعلم الوراثة، وعلم الأحياء الجزيئي.

الباحثون في الأحياء الجزيئية استخدموا تقنيات محددة منشؤها علم الأحياء الجزيئي، ولكن مع تزايد الجمع بين هذه الأفكار من تقنيات وعلم الوراثة وعلم الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية مع أنه ليس هناك ترابط بين هذه المجالات كما كان من قبل. الشكل التالي يمثل مخطط علاقه بين بعض تلك المجالات

• الكيمياء الحيوية: هي دراسة المواد الكيميائية والعمليات الحيوية اللذان يحدثان في الكائنات الحيَّة.
• علم الوراثة: هو دراسة تأثيرِ الاختلافات الوراثيةِ على الكائنات الحية.
• دراسة «المسوخ» الكائنات التي تفتقر الي واحد أو أكثر من العناصر الفنية فيما يتعلق بما يسمي «بالنوعِ البرّيِ» أَو نمط ظاهري طبيعي. التفاعلات الوراثية مثل "epistasis" يمكن أَن تفند تفسيرات بسيطة في أغلب الأحيان مثل هذه الدراسات «القاضية».
• علم الأحياء الجزيئي: دراسة الأسس الجزيئية من عمليه النسخ والاستنساخ والترجمة الجينية. العقيدة المركزية لعِلْمِ الأحياء الجزيئيِ حيث أنَّ مادّة وراثية نُسِختْ الـحمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين وبعد ذلك ترجمتْ إلى البروتينِ، على الرغم مِنْ أنْ هناكَ صورةَ مُبَالَغة في تبسيط علم الأحياء الجزيئي، ولا يزال يوفر نقطه انطلاق جيده لفهم الميدان. بيد ان هذه الصورة يجري تنقيحها في ضوء الأدوار الجديدة الناشئه للرنا.

مُعظم العملِ في علم الأحياء الجزيئي كمي، تم إنجاز الكثير من العمل المشترك في البيولوجيا الجزيئية وعلوم الحاسوب والمعلوماتية الحيوية وعلم الأحياء الحسابي. اعتبارا من مطلع القرن العشرين، ودراسة بنية الجينات وعلم الوراثة الجزيئية كان الحقلِ الثانويِ الأبرزِ لعلم الأحياء الجزيئي.

تركز على نحو متزايد العديد من الحقلِ الأخرى لعلمِ الأحياء على الجزيئات، إما دراسة مباشرة لتفاعلاتهم في أماكن تواجدهم مثل في علم الأحياء الخلوي وعلم الأحياء التطوريِ، أَو بشكل غير مباشر، حيث تقنيات علمِ الأحياء الجزيئيِ تستعمل لاستنتاج الخواص التأريخية من السكان أَو النوع، كما في مجالات علم الأحياء المتطورة مثل علمِ وراثة السكان وعلم الوراثة العرقي "phylogenetics". وهناك أيضا تقاليد عريقه دراسة الجزيئات البيولوجية «من الصفر» في الفيزياء الحيوية.

تقنيات الأحياء الجزئية

منذ أواخر خمسينات وأوائل الستّينات، تعلم علماء الأحياء الجزيئي كيفية تمييز وعزل ومعالجة المكونات الجزيئية للخلايا والكائنات الحية. تتضمّن هذه المكونات الدنا (DNA) مستودع المعلومات الوراثية؛ الرنا (RNA) الشبيه بالدي إن أي (DNA). الذي تَتراوحُ وظائفَها مِنْ العَمَل كالنسخة العاملة المؤقتة ل (DNA) دنا إلى هيكلية فعلية ومهام انزيمية كذلك الوظيفيه والهيكليه من أجهزة النقل. والبروتين هو الهيكل الرئيسي والنوع الانزيمي للجزيئات في الخلية.

تقنية الاستنساخ الجزيئي

تتضمن استنساخ الجين المرمز للبروتين ضمن بلاسميد (ناقل). يجب أن يحتوي البلاسميد على ثلاثة عناصر أساسية وهي: أصل التضاعف، موقع لاستنساخ المتعدد، وواسم انتقائي غالبا ما يكون جينا مرمزا لمقاومة أحد الصادات الحيوية. قبل موقع الاستنساخ المتعدد يتوضع كل من منطقة المحفز بالإضافة إلى موقع بدء الانتساخ واللذين ينظمان التعبير عن الجين المستنسخ. بحسب البلاسميد المستخدم من الممكن ادخاله فيما بعد إلى نظام ترجمة إما بدائي النوى كالبكتريا أو حقيقي النوى كخلايا الثدييات أو الحشرات.

تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل

انظر أيضًا

• تاريخ علم الأحياء
• علم الأحياء الخلوي
• حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين
• كروموسومات
• اصطناع البروتين الحيوي

• البروتينات
• جينوم
• نسبة التوهين
• فرضية جين واحد إنزيم واحد

اقرأ أيضا

• جين متذبذب
• تسلسل إجماعي