تتكون الجزيئات الحيوية من الجزيئات الصغيرة مثل المستقلبات، إلى الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والكربوهيدرات، وهي مركبات كيميائية تنتجها الكائنات الحية، وهذه الجزيئات الحيوية هي الأساس للكائنات الحية، وبالتالي فإن وجود الجزيئات الحيوية وتركيزاتها المناسبة أمر حيوي للبنية والوظيفة المناسبة للخلايا الحية.
ما هي الجزيئات الحيوية
الجزيئات الحيوية هي جميع المواد البيولوجية باستثناء الخلايا والبروتينات الهيكلية عند استخدامها كـ “المواد الحيوية الطبيعية” نفسها، وتشمل الجزيئات الحيوية البروتينات والدهون وما إلى ذلك، ويمكن أن تؤدي وظائف مختلفة مثل توفير السلامة الهيكلية للتركيبات المهندسة للأنسجة، وتشمل عوامل النمو المختلفة وعوامل التمايز والعوامل المولدة للأوعية الأساسية في جميع فئات هندسة الأنسجة إلى جانب البروتينات المكونة للعظام مع مجموعة واسعة من الخصائص الوظيفية.
قد تساعد العديد من الجزيئات الحيوية المضيف في وظائف مختلفة مثل دعم ارتباط الخلية، ونمو الخلايا (أو موت الخلايا المبرمج)، وتمايز الخلايا وهجرة الخلايا وتكوين الأوعية الدموية الجديدة، ويمكن بالفعل أداء جميع الوظائف بشكل مختلف وفقًا للسلوك البيوكيميائي والخلوي والميكانيكي الحيوي .
دور الجزيئات الحيوية في تشخيص المرض
تلعب الجزيئات الحيوية أدوارًا لا غنى عنها في جميع العمليات الحياتية، بما في ذلك تطور المرض، لذا فإن الاكتشاف الدقيق للجزيئات الحيوية أمر بالغ الأهمية لتشخيص المرض وعلاجه، وتم استخدام المواد القائمة على الجرافين لبناء أجهزة استشعار حيوية مختلفة بناءً على آليات الاستشعار المختلفة بما في ذلك الإشارات الضوئية والكهروكيميائية.
نظرًا لحساسيتها العالية وتكلفتها المنخفضة واستجابتها السريعة وسهولة تشغيلها، تعتبر الطريقة الكهروكيميائية واحدة من أفضل الطرق للكشف عن الجزيئات الحيوية، وتجعل الخصائص الكهروكيميائية الممتازة للجرافين مادة قطبية واعدة لتحسين اكتشاف الجزيئات الحيوية.
الجزيئات الحيوية في الهندسة الحيوية
الجزيئات الحيوية هي جزيء عضوي يحتوي على الكربوهيدرات والبروتين والدهون والأحماض النووية، وهم مهمون لبقاء الخلايا الحية، وهناك طلب كبير على بعض الجزيئات الحيوية القيمة، والذي لا يمكن تحقيقه من مواردها المتجددة، وتم استخدام الميكروبات كمصنع للخلايا لإنتاجها البديل والاستراتيجيات المعتمدة لهندسة جزيء حيوي ينتج ميكروبًا عالي الإنتاجية هي الإفراط في التعبير، الضربة القاضية، وتفعيل الجين.
أصبح التلاعب الجيني أسهل وعملية أقل كثافة في العمل، وتواجه هندسة المسار الأيضي تحديات متعددة مثل اختلالات التدفق الأيضي، ووجود إنزيمات غير مرغوب فيها، والتعبير الجيني المتسرب يمكن حله من خلال تجميع أفضل الأجزاء البيولوجية المتوفرة في الطبيعة، ويمكن استخدام هذه الأجزاء البيولوجية لبناء مسار جديد لإنتاج الجزيء الحيوي المطلوب دون تغيير الوظائف الأصلية للمضيف، ومجال آخر ناشئ يُعرف باسم الجينوم التركيبي فتح إمكانيات إنشاء جينوم اصطناعي لإنتاج خلية اصطناعية.
أخيرا، تتجمع الجزيئات الحيوية مثل الحمض النووي والبروتينات في آلات وشبكات جزيئية في النظم الحيوية مثل الخلايا، وتعكس الوظائف التي يتم إجراؤها في الآلات الجزيئية والأنظمة الحيوية السمات المميزة للجزيئات الحيوية، وسمحت التطورات الأخيرة في بيولوجيا الخلية الجزيئية بتحديد الجزيئات الحيوية وأدوارها.
