الامارات 7 - مفهوم علم الأحياء الجزيئي
علم الأحياء الجزيئي هو فرع من علم الأحياء يركز على دراسة التركيبات الكيميائية والظواهر البيولوجية للجزيئات الخلوية، مثل الأحماض النووية (DNA وRNA) والبروتينات، والتي تتفاعل داخل الخلية لتنظيم الوظائف البيولوجية. تقوم البروتينات بأداء مجموعة واسعة من الوظائف، بينما تحتوي الجينات على المعلومات اللازمة لصنع هذه البروتينات.
يعمل علم الأحياء الجزيئي على تفسير الطبيعة الجزيئية للجينات، والطفرات، وآليات التعبير الجيني، بالإضافة إلى دراسة البروتينات، بما في ذلك أشكالها بعد الترجمة والتفاعلات والتغيرات التي تخضع لها، مما يمكّنها من أداء وظائف محددة داخل الخلية.
مجالات دراسة علم الأحياء الجزيئي
يتناول علم الأحياء الجزيئي دراسة العديد من الجزيئات الخلوية، ومنها:
الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين (DNA): هو المادة الوراثية الأساسية في جميع الكائنات الحية، ويقع في النواة، مع وجود كميات صغيرة منه في الميتوكوندريا. يخزن المعلومات بشكل رموز تتكون من أربع قواعد نيتروجينية: الجوانين (G)، السايتوسين (C)، الأدينين (A)، والثايمين (T). ترتبط هذه القواعد بروابط أسترية، مما يشكل الشكل الحلزوني المزدوج الذي يحتوي على حوالي 3 مليارات قاعدة نيتروجينية، حيث يشترك جميع البشر في 99% منها.
الحمض النووي الرايبوزي (RNA): هو مركب معقد يتكون من قواعد نيتروجينية مشابهة لتلك الموجودة في DNA، مع استبدال الثايمين باليوراسيل (U). يلعب RNA دورًا حيويًا في نقل المعلومات من DNA إلى بروتينات، كما يمكن أن يكون هو الحمض النووي الأساسي في بعض الفيروسات. يتواجد RNA في الخلية بأشكال رئيسية تشمل: RNA الناقل، RNA الرسول، وRNA الرايبوسومي.
البروتينات: هي جزيئات معقدة تتكون من أحماض أمينية مترابطة بروابط ببتيدية. تُعتبر البروتينات المكونات الأساسية للإنزيمات، وبعض الهرمونات، والمستقبلات الغشائية في الجسم.
العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي
تصف العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي (التعبير الجيني) تدفق المعلومات الجينية في الخلية حتى الوصول إلى تشكيل البروتين. يتضمن هذا العمليات التالية:
نسخ الجينات: يتم نسخ الجينات الموجودة في DNA إلى جزيء RNA، وهي عملية تعرف باسم نسخ الحمض النووي.
ترجمة المعلومات: تُترجم المعلومات الموجودة في RNA الرسول إلى بروتين داخل الرايبوسوم، وهي عملية تعرف بالترجمة.
بعد هذه العمليات، يمر البروتين بتغيرات عدة، مما يحوله من سلسلة ببتيدية بسيطة غير قادرة على أداء أي وظيفة إلى مركب فعال يؤدي وظيفته في الخلية.
علم الأحياء الجزيئي هو فرع من علم الأحياء يركز على دراسة التركيبات الكيميائية والظواهر البيولوجية للجزيئات الخلوية، مثل الأحماض النووية (DNA وRNA) والبروتينات، والتي تتفاعل داخل الخلية لتنظيم الوظائف البيولوجية. تقوم البروتينات بأداء مجموعة واسعة من الوظائف، بينما تحتوي الجينات على المعلومات اللازمة لصنع هذه البروتينات.
يعمل علم الأحياء الجزيئي على تفسير الطبيعة الجزيئية للجينات، والطفرات، وآليات التعبير الجيني، بالإضافة إلى دراسة البروتينات، بما في ذلك أشكالها بعد الترجمة والتفاعلات والتغيرات التي تخضع لها، مما يمكّنها من أداء وظائف محددة داخل الخلية.
مجالات دراسة علم الأحياء الجزيئي
يتناول علم الأحياء الجزيئي دراسة العديد من الجزيئات الخلوية، ومنها:
الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين (DNA): هو المادة الوراثية الأساسية في جميع الكائنات الحية، ويقع في النواة، مع وجود كميات صغيرة منه في الميتوكوندريا. يخزن المعلومات بشكل رموز تتكون من أربع قواعد نيتروجينية: الجوانين (G)، السايتوسين (C)، الأدينين (A)، والثايمين (T). ترتبط هذه القواعد بروابط أسترية، مما يشكل الشكل الحلزوني المزدوج الذي يحتوي على حوالي 3 مليارات قاعدة نيتروجينية، حيث يشترك جميع البشر في 99% منها.
الحمض النووي الرايبوزي (RNA): هو مركب معقد يتكون من قواعد نيتروجينية مشابهة لتلك الموجودة في DNA، مع استبدال الثايمين باليوراسيل (U). يلعب RNA دورًا حيويًا في نقل المعلومات من DNA إلى بروتينات، كما يمكن أن يكون هو الحمض النووي الأساسي في بعض الفيروسات. يتواجد RNA في الخلية بأشكال رئيسية تشمل: RNA الناقل، RNA الرسول، وRNA الرايبوسومي.
البروتينات: هي جزيئات معقدة تتكون من أحماض أمينية مترابطة بروابط ببتيدية. تُعتبر البروتينات المكونات الأساسية للإنزيمات، وبعض الهرمونات، والمستقبلات الغشائية في الجسم.
العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي
تصف العقيدة المركزية لعلم الأحياء الجزيئي (التعبير الجيني) تدفق المعلومات الجينية في الخلية حتى الوصول إلى تشكيل البروتين. يتضمن هذا العمليات التالية:
نسخ الجينات: يتم نسخ الجينات الموجودة في DNA إلى جزيء RNA، وهي عملية تعرف باسم نسخ الحمض النووي.
ترجمة المعلومات: تُترجم المعلومات الموجودة في RNA الرسول إلى بروتين داخل الرايبوسوم، وهي عملية تعرف بالترجمة.
بعد هذه العمليات، يمر البروتين بتغيرات عدة، مما يحوله من سلسلة ببتيدية بسيطة غير قادرة على أداء أي وظيفة إلى مركب فعال يؤدي وظيفته في الخلية.