مفهوم علم الأحياء الجزيئي
علم الأحياء الجزيئي، هو أحد فروع علم الأحياء الذي يُعنى بدراسة التركيبات الكيميائية والظواهر البيولوجية للجزيئات الخلوية كالأحماض النووية (DNA, RNA) والبروتينات التي تتفاعل معًا داخل الخلية وتعمل على تنظيم الوظائف البيولوجية فيها، حيث تؤدي البروتينات مجموعة كبيرة من الوظائف وتحتوي الجينات على المعلومات المطلوبة لصنعها.
يُفسر علم الأحياء الجزيئي الطبيعة الجزيئية للجينات، والطفرات وآليات التعبير عنها، ونواتج التعبير عنها المتمثلة في البروتينات، كما يدرس أيضًا الأشكال التي تتخذها البروتينات بعد أن يتم ترجمتها داخل الخلية والتفاعلات والتغيرات التي تطرأ عليها ليصبح البروتين جزيء ذو وظيفة وعمل في الخلية.
مجالات دراسة علم الأحياء الجزيئي
يُعنى علم الأحياء الجزيئي بدراسة العديد من الجزيئات الخلوية، ومنها ما يأتي:
الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين DNA
هو المادة الوراثية الأساسية في جميع خلايا الكائنات الحية، وموقعه النواة، وأحيانا يتواجد كمية قليلة منه في الميتوكوندريا، ويتم تخزين المعلومات الموجودة فيه على شكل رمز مكون من 4 قواعد نيتروجينية، الجوانين G، السايتوسين C، الأدينين A، والثايمين T.
ترتبط هذه القواعد فيما بينها بروابط أسترية، الثايمين مع الأدنين، والجوانين مع السايتوسين في خيطين طويلين متعاكسين مشكلين ما بعرف بالشكل الحلزوني المزدوج، والذي يتكون من 3 مليارات قاعدة نيتروجينية يشترك جميع الناس بـ 99% منها.
الحمض النووي الرايبوزي RNA
الحمض النوي الريبي هو مركب معقد يتكون من مجموعة من القواعد النيتروجينية كتلك الموجودة في الـ DNA، مع فرق بسيط في قاعدة نيتروجينية واحدة، إذ يتم استبدال الثايمين بقاعدة نيتروجينية أخرى وهي اليوراسيل U.
يلعب الحمض النووي الرايبوزي دورًا مهمًا في نقل المعلومات من الحمض النووي DNA والتي توجد على شكل جينات ثم تحويل تلك المعلومات الجينية إلى بروتينات، كما يمكن أن يكون الـ RNA هو الحمض النووي الأساسي في بعض الفيروسات ، ويتواجد في الخلية بـ3 أشكال رئيسية كما يأتي:
- الحمض النووي الرايبوزي الناقل.
- الحمض النووي الرايبوزي الرسول.
- الحمض النووي الرايوزي الرايبوسومي.
البروتينات
البروتين هو جزيء معقد مكون من مجموعة من الأحماض الأمينية التي ترتبط فيما بينها بروابط ببتيدية، والذي تستفيد منه الخلية على عدة أصعدة، فهو التركيبة الأساسية للإنزيمات وبعض الهرمونات والمستقبلات الغشائية الأساسية في الجسم.
العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي
تصف العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي (التعبير الجيني) تدفق المعلومات الجينية في الخلية منتهية بتشكيل البروتين، وذلك عن طريق عمليتين رئيسيتين؛ كما يأتي:
- نسخ أحد الجينات في الـ DNA إلى جزيء RNA، وهذه العملية تسمى بعملية نسخ الحمض النووي.
- ترجمة المعلومات الموجودة في الـ RNA الرسول إلى بروتين في داخل الرايبوسوم، وهذه العملية تسمى بعملية الترجمة.
عند الحصول على البروتين كناتج نهائي من عمليتي النسخ والترجمة، فإن البروتين يمر بالعديد من التغيرات التي تطرأ عليه والتي تقوم بتحويله من سلسلة ببتيدية بسيطة غير قادرة على أداء أي وظيفة، إلى مركب قادر على أداء وظيفته في الخلية.
