تتراوح الجزيئات الحيوية من الجزيئات الصغيرة، مثل المستقلبات، إلى الجزيئات الكبيرة، مثل البروتيناتوالكربوهيدرات، وهي مركبات كيميائية تنتجها الكائنات الحية، وهذه الجزيئات الحيوية هي اللبنات الأساسية للكائنات الحية، وبالتالي، فإن وجود الجزيئات الحيوية وتركيزاتها المناسبة أمر حيوي للبنية والوظيفة المناسبة للخلايا الحية، وقد تؤدي أي تغييرات في تركيز جزيئات حيوية معينة إلى خلل في الخلايا والكائنات الحية.
ما هي الجزيئات 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.
مع ظهور البيولوجيا التركيبية والتكرار المتناوب القصير المتناوب (CRISPR)/أداة Cas)، 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.
وظيفة الجزيئات الحيوية
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، وقد سمحت التطورات الأخيرة في بيولوجيا الخلية الجزيئية بتحديد الجزيئات الحيوية وأدوارها، وقد سمح التقدم في البيولوجيا الهيكلية بتحديد الهياكل الثابتة الأساسية بدقة ذرية.
ومع ذلك، فإن هذه الجزيئات تعمل بطريقة حركية وديناميكية عندما تعمل، ولفهم الآلية الأساسية للوظائف، من الضروري مراقبة السلوكيات الديناميكية والحركية للجزيئات الحيوية في ظل ظروف عملها العادية، وتلعب 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.
