**البيولوجيا الكيميائية** هي نهج علمي يصل بين مجالات الكيمياء والبيولوجيا. يتضمن هذا النهج تطبيق التقنيات الكيميائية والتحليل وغالبًا حتى الجزيئات الصغيرة المنتجة من خلال التخليق الكيميائي على الدراسة والتلاعب بالأنظمة البيولوجية. على عكس الكيمياء الحيوية التي تتضمن دراسة كيمياء الجزيئات الحيوية وتعديل أساليب الكيمياء الحيوية داخل الخلايا وبينها، تتعامل البيولوجيا الكيميائية مع الكيمياء المطبقة على البيولوجيا (تخليق الجزيئات الحيوية، ومحاكاة الأنظمة البيولوجية... إلخ).

مقدمة
-----

تحاول بعض أشكال البيولوجيا الكيميائية الإجابة على الأسئلة البيولوجية من خلال فحص الأنظمة الحية على المستوى الكيميائي. على عكس البحث الذي يستخدم الكيمياء الحيوية أو الوراثة أو البيولوجيا الجزيئية، وفيه يمكن للتطفير أن يوفر نسخة جديدة من الكائن الحي أو الخلية أو الجزيء الحيوي، تفحص البيولوجيا الكيميائية الأنظمة في المختبر وفي الكائن الحي بالجزيئات الصغيرة التي تُصمم لغرض محدد أو تُعرف على أساس الكيمياء الحيوية أو الغربلة على أساس الخلية.

تُعد البيولوجيا الكيميائية واحدةً من العديد من العلوم متعددة التخصصات التي تميل إلى الاختلاف عن المجالات الأقدم والاختزالية، التي تهدف إلى تحقيق وصف للكلية العلمية. تمتلك البيولوجيا الكيميائية جذورًا علمية وتاريخية وفلسفية في الكيمياء الطبية والكيمياء فوق الجزيئية والكيمياء الأحيائية والصيدلة وعلم الوراثة والكيمياء الحيوية والهندسة الأيضية.

النظم المفيدة
-------------

### البروتيوميات

تفحص البروتيوميات البروتيوم وهو مجموعة البروتينات المعروضة في وقت معين تحت ظروف محددة. بصفتها نهجًا علميًا، انتقلت البروتيومات من الفحص السريع للبروتين وتطورت لتصبح مقايسة بيولوجية للتحليل الكمي لعينات البروتينات المعقدة في الأنظمة المضطربة المختلفة. تشمل الأهداف الحالية في البروتيومات تحديد تسلسل البروتين ووفرته وتعديلات ما بعد ترجمة البروتين، ومن المهم أيضًا تفاعلات البروتين-البروتين والتوزيع الخلوي للبروتينات وفهم نشاط البروتين. هناك وجه مهم آخر للبروتيومات ألا وهو تقدم التكنولوجيا للوصول لتلك الأهداف.

إن المستويات والتعديلات والمواقع والتفاعلات هي خصائص ديناميكية ومعقدة للبروتين. باعتبار هذه التعقيدات، يجب على التجارب أن تُصمم بحذر للإجابة على أسئلة محددة خاصةً في مواجهة الكميات المهولة من البيانات الناتجة عن تلك التحليلات. تأتي أكثر المعلومات إفادةً من البروتينات المعروضة بشكل مختلف في النظام المدروس، تمكن مقارنة البروتينات نسبةً لبعضهم البعض باستخدام البروتيومات الكمية التي تُمكن البروتين أن يُوسم بعلامة الكتلة. يجب أن تكون تقنيات البروتيومات حساسةً وصلبة لهذه الأسباب، إن مطياف الكتلة هو العمود الفقري لتحليل البروتينات. يمكن لدقة مطياف الكتلة العالية التمييز بين الأنواع المتقاربة ويمكن عزل الأنواع المفيدة داخل جهاز القياس وتفتيتها. لم تصبح تطبيقات مطيافية الكتلة على تحليل البروتينات متاحةً حتى نهاية ثمانينيات القرن الماضي بتطوير تأيين البروتين والببتيد بأقل تشظية، كانت هذه الخروقات هي إي إس آي (تأين بالترذيذ الإلكتروني) ومالدي (تأيين الليزر بمساعدة المطرس). تُعد تقنيات الطيف الكتلي معياريةً يمكن اختيارها أو تحسينها للنظام المفيد.

يستعد علماء الأحياء الكيميائية للتأثير على البروتينات من خلال تطوير التقنيات والفحوصات والمقايسات مع التخليق الكيميائي لتحديد خصائص عينات البروتين عالية التعقيد. تشمل هذه المقاربات تطوير استراتيجيات التخصيب وعلامات التقارب الكيميائي والفحوصات.

### تقنيات التخصيب

تحتوي عينات البروتيومات على عدد كبير من متواليات الببتيد، يمكن أن يُمثل التوالي المفيد بشكل عالي أو بوفرة منخفضة. ومع ذلك، من أجل تحليل مطياف الكتلة الناجح يجب أن يُخصب الببتيد داخل العينة. يُحقَّق تخفيض تعقيد العينة من خلال التخصيب الانتقائي باستخدام تقنيات الاستشراب الانجذابي. يتضمن ذلك استهداف الببتيد بميزة مميزة مثل تسمية البيوتين أو تعديل ما بعد الترجمة. طُورت طرق تشمل استخدام الأضداد والليكتينات لالتقاط الغليكوبروتينات وتثبيت الأيونات المعدنية لالتقاط الببتيدات الفوسفورية وركائز الأنزيمات المثبطة لالتقاط أنزيمات معينة. يمكن لعلماء الكيمياء الحيوية تطوير كواشف للتفاعل مع الركائز، وبشكل خاص ومحكم لتشكيل مجموعة وظيفية مستهدفة على نطاق بروتيومي. هناك حاجة لتطوير استراتيجيات التخصيب في مناطق مثل مواقع الفسفرة التي لا يوجد فيها حمض السيرين/الثيرين/الثيورين والتعديلات الأخرى ما بعد الترجمة. تعتمد الطرق الأخرى لفك تعقيد العينات على الفصل الاستشرابي عكس التيار.

### علامات التقارب

كان التخليق الكيميائي لعلامات التقارب ملحًا لنضج البروتيومات الكمية. تُعد العلامة متساوية الضغط للتكميم النسبي والمطلق ووسم الكتلة المترادفة وعلامة التقارب المرمزة بالنظائر علامات كتلة للبروتين التي تتألف من مجموعة مترابطة بشكل تساهمي، رابط كتلي (إيزوباري أو نظائري) ومقبض للعزل. ترتبط علامات الكتلة المتغيرة ببروتينات مختلفة بصفتها نوعًا من البصمة، فعند تحليل الخلايا ذات الاضطرابات المختلفة، تمكِن مقارنة مستويات كل بروتين نسبيًا بعد التخصيب بواسطة المقبض المقدم. تشمل الطرق الأخرى توسيم النظائر المستقرة بواسطة الأحماض الأمينية في زرع الخلية وتوسيم النظائر الثقيلة. عُدلت هذه الطرق لتحديد البروتينات المعقدة عن طريق توسيم البروتين الطعم، وسحبه وتحليل البروتينات التي عقدّها. هناك طريقة أخرى تنشئ علامة داخلية عن طريق إدخال الأحماض الأمينية الجديدة التي رُمِزت وراثيًا في الكائنات بدائية النواة والكائنات حقيقية النواة. تخلق هذه التعديلات مستوىً جديدًا من التحكم، ويمكن أن تسهل الارتباط الضوئي لاستكشاف تفاعلات البروتين-البروتين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الأحماض الأمينية المحتوية على الكيتو، والأسيتيلين، والأزيد، والثيويستر، والبورونات، والديهايدروألانين لإدخال علامات انتقائية ومجموعات وظيفية كيميائية جديدة في البروتينات.

### فحص الأنزيمات

لاستكشاف النشاط الأنزيمي بدلاً من البروتين الكلي، طُورت الكواشف المعتمدة على النشاط لتسمية الشكل النشط من البروتينات. على سبيل المثال، حُولت مثبطات السيرين هيدرولاز والسيستين بروتاز إلى مثبطات انتحارية. تعزز هذه الاستراتيجية القدرة على التحليل الانتقائي للمكونات ذات الوفرة المنخفضة من خلال الاستهداف المباشر. يمكن تقديم البنى التي تحاكي هذه المثبطات بتعديلات من شأنها أن تساعد في التحليل البروتيومي، مثل مقبض التعريف أو علامة الكتلة. تمكن أيضًا مراقبة نشاط الإنزيم من خلال الركيزة المحولة. تعتمد هذه الاستراتيجية على استخدام توافقات الركيزة الاصطناعية التي تحتوي على أنصاف يُتعامل معها بواسطة إنزيمات محددة. يُلتقط بعد ذلك المنتج المتوافق بواسطة كاشف تقارب، ويُحلل. يسمح التركيز المقاس للمنتج المتوافق بتحديد سرعة الأنزيم. يمكن تصور عوامل أخرى مثل درجة الحرارة وتركيز الأنزيم وتركيز الركيزة. يُعد تحديد ركائز الإنزيمات (التي قد يكون هناك مئات أو آلاف منها والكثير منها غير معروفة) مشكلةً بالغة الصعوبة في البروتيومات، وهو أمر حيوي لفهم مسارات نقل الإشارة في الخلايا. إن التقنيات لوصف الركائز الخلوية للأنزيمات هي مجال يستطيع علماء الأحياء الكيميائية معالجته. طُورت طريقة تستخدام كينازات حساسة للتناظر لتسمية الركائز باستخدام تناظرية غير طبيعية للأدينوسين ثلاثي الفوسفات، ما يسهل التصور والتعرف من خلال مقبض فريد.

### الغليكوبيولوجي

بينما يُشفر كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي والبروتينات على المستوى الجيني، يوجد نظام منفصل للجزيئات المُهربة في الخلية التي لا تُشفَر مباشرةً على أي مستوى مباشر وهي السكريات. وعليه، فإن الغليكوبيولوجي هو مجال البحوث المكثفة لعلماء البيولوجيا الكيميائية. على سبيل المثال، يمكن تزويد الخلايا الحية بالمتغيرات الاصطناعية من السكريات الطبيعية من أجل فحص وظيفة السكريات في الجسم الحي. طورت كارولين بيرتوزي -التي كانت سابقًا في جامعة كاليفورنيا في بيركلي- طريقةً لجزيئات التفاعل المحددة على سطح الخلايا المصنفة بالسكريات الاصطناعية.

المراجع
-------

1. ↑  Cox Jü، Mann M (2007). "Is Proteomics the New Genomics?". *Cell*. ج. 130 ع. 3: 395–8. DOI:10.1016/j.cell.2007.07.032. PMID:17693247.
2. ↑  Zhao Y، Jensen ON (أكتوبر 2009). "Modification-specific proteomics: strategies for characterization of post-translational modifications using enrichment techniques". *Proteomics*. ج. 9 ع. 20: 4632–41. DOI:10.1002/pmic.200900398. PMC:2892724. PMID:19743430.
3. ↑  Gingras A-C، Gstaiger M، Raught B، Aebersold R (2007). "Analysis of protein complexes using mass spectrometry". *Nature Reviews Molecular Cell Biology*. ج. 8 ع. 8: 645–54. DOI:10.1038/nrm2208. PMID:17593931.
4. ↑  Chin JW، Schultz PG (نوفمبر 2002). "In vivo photocrosslinking with unnatural amino Acid mutagenesis". *ChemBioChem*. ج. 3 ع. 11: 1135–7. DOI:10.1002/1439-7633(20021104)3:11<1135::AID-CBIC1135>3.0.CO;2-M. PMID:12404640.
5. ↑  Liu W، Brock A، Chen S، Chen S، Schultz PG (2007). "Genetic incorporation of unnatural amino acids into proteins in mammalian cells". *Nature Methods*. ج. 4 ع. 3: 239–44. DOI:10.1038/nmeth1016. PMID:17322890.
6. ↑  López-Otín C، Overall CM (2002). "Protease degradomics: A new challenge for proteomics". *Nature Reviews Molecular Cell Biology*. ج. 3 ع. 7: 509–19. DOI:10.1038/nrm858. PMID:12094217.
7. ↑  Adam GC، Cravatt BF، Sorensen EJ (يناير 2001). "Profiling the specific reactivity of the proteome with non-directed activity-based probes". *Chem. Biol*. ج. 8 ع. 1: 81–95. DOI:10.1016/S1074-5521(00)90060-7. PMID:11182321.
8. ↑  Tureček F (2002). "Mass spectrometry in coupling with affinity capture-release and isotope-coded affinity tags for quantitative protein analysis". *Journal of Mass Spectrometry*. ج. 37 ع. 1: 1–14. Bibcode:2002JMSp...37....1T. DOI:10.1002/jms.275. PMID:11813306.
9. ↑  Warmerdam A، Boom RM، Janssen AE (27 أغسطس 2013). "β-galactosidase stability at high substrate concentrations". *SpringerPlus*. ج. 2: 402. DOI:10.1186/2193-1801-2-402. PMC:3765595. PMID:24024090.
10. ↑  Blethrow J، Zhang C، Shokat KM، Weiss EL (مايو 2004). "Design and use of analog-sensitive protein kinases". *Curr Protoc Mol Biol*. Chapter 18: 18.11.1–18.11.19. DOI:10.1002/0471142727.mb1811s66. PMID:18265343.

|  |
| --- |
| **بيولوجيا كيميائية** في المشاريع الشقيقة: |
|  | 
* صور وملفات صوتية من كومنز.
 |

* أيقونة بوابةبوابة الكيمياء
* أيقونة بوابةبوابة علم الأحياء

| * ع
* ن
* ت
الفروع العامة لعلم الأحياء |
| --- |
| 
* تولد تلقائي
* علم الأحياء الهوائية
* علم النجيليات
* تشريح
* علم الأحياء الفلكي
* علم الجراثيم
* كيمياء حيوية
* جغرافيا حيوية
* جيولوجيا حيوية
* معلوماتية حيوية
* هندسة حيوية
* ميكانيكا حيوية
* فيزياء حيوية
* سيميائية حيوية
* إحصاء حيوي
* تقانة حيوية
* علم النبات
* علم الأحياء الخلوي
* علم الأحياء الدقيقة الخلوي
* بيولوجيا كيميائية
* علم الأحياء الزمني
* علم الأحياء الإدراكي
* علم الأحياء المحوسب
* علم الحفظ الحيوي
* علم الأحياء البردي
* علم الوراثة الخلوية
* علم الشجر
* علم الأحياء النمائي
* علم الوراثة البيئي
* علم البيئة
* علم الأجنة
* وبائيات
* علم التخلق
* علم الأحياء التطوري
* علم أحياء المياه العذبة
* علم الوراثة
* علم الجينوم
* علم أحياء الأرض
* دراسة الشيخوخة
* علم الزواحف والبرمائيات
* علم الأنسجة
* علم الأحياء البشري
* علم الأسماك
* علم المناعة
* علم الدهون
* علم الثدييات
* علم الأحياء البحرية
* علم الأحياء الرياضي
* علم الأحياء الدقيقة
* علم الأحياء الجزيئي
* علم الفطريات
* علم الأحياء الحية
* علوم عصبية
* تغذية
* علم الطيور
* علم العظام
* إحاثة
* علم الطفيليات
* علم الأمراض
* علم الأدوية
* علم الأحياء الضوئية
* علم الطحالب
* علم الوراثة العرقي
* علم وظائف الأعضاء
* علم الأثمار والفواكه
* علم الرئيسيات
* بروتيوميات
* علم الطلائعيات
* علم الأحياء الكمومي
* علم أحياء التناسل
* علم الأحياء الاجتماعي
* علم الأحياء البنيوي
* علم الأحياء التركيبي
* نظاميات
* علم أنظمة الأحياء
* علم التصنيف
* علم المسوخ
* علم السموم
* علم الفيروسات
* فيزياء الجسيمات الفيروسية
* علم الأحياء الغريب
* علم الحيوان

 |
| انظر أيضًا | 
* تاريخ علم الأحياء
* جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء
* الجدول الزمني لعلم الأحياء والكيمياء العضوية

 |


| * ع
* ن
* ت
فروع الكيمياء |
| --- |
| 
* الجزيئات الحيوية
* الجدول الدوري
* المركبات غير العضوية

 |
| الفيزيائية | 
* كيمياء كهربائية
* كيمياء حرارية
* ترموديناميكا كيميائية
* علم السطوح
* كيمياء الحرارة المنخفضة
* مطيافية
* علم البلورات
* فيزياء كيميائية
* حركية تفاعل
	+ كيمياء الفيمتو
* كيمياء الكم
* كيمياء ضوئية
* كيمياء التوازن
* كيمياء أرضية ضوئية

 |
| العضوية | 
* كيمياء حيوية
	+ علم الأحياء الجزيئي
	+ علم الأحياء الخلوي
* كيمياء عضوية حيوية
* بيولوجيا كيميائية
* كيمياء سريرية
* كيمياء عصبية
* كيمياء فيزيائية حيوية

* كيمياء فراغية
* كيمياء عضوية فيزيائية
* تفاعل عضوي
* اصطناع كامل/اصطناع جزئي
* كيمياء دوائية
	+ علم الأدوية
* كيمياء الفوليرين
* كيمياء مبلمرات
* كيمياء النفط

 |
| اللاعضوية | 
* معقد تناسقي
* كيمياء مغناطيسية
* كيمياء عضوية فلزية
* كيمياء حيوية لاعضوية
* كيمياء عضوية فلزية حيوية
* كيمياء تجميعية
* علم البلورات
* كيمياء الحالة الصلبة
* علم الفلزات
* علم المواد
* كيمياء البلورات

 |
| تحليلية | 
* تحليل آلي
* مطيافية
	+ مطيافية الأشعة تحت الحمراء
	+ مطيافية رامان
	+ مطيافية الأشعة المرئية وفوق البنفسجية
	+ مطيافية الرنين المغناطيسي النووي
* مطيافية الكتلة
	+ مطيافية كتلة مزودة ببلازما مقترنة بالحث
	+ التفاظ/تأيين الليزر بمساعدة المطرس
* عملية فصل
* استشراب
	+ استشراب غازي
	+ استشراب السائل رفيع الإنجاز
* كيمياء الفيمتو
* علم البلورات
* معايرة (كيمياء)
* كيمياء رطبة

 |
| أخرى | 
* كيمياء نووية
	+ كيمياء إشعاعية
	+ كيمياء الأشعة
	+ كيمياء أكتينيداتية
* كيمياء كونية/كيمياء فلكية/كيمياء نجمية
* كيمياء أرضية
	+ كيمياء جغرافية حيوية

* كيمياء بيئية
	+ كيمياء الغلاف الجوي
* كيمياء صلصالية
* كيمياء النفط
* كيمياء غذائية
* كيمياء زراعية

* تعليم الكيمياء
	+ هواة الكيمياء
	+ كيمياء عامة
* كيمياء سرية
* كيمياء شرعية
	+ كيمياء الوفاة

* كيمياء النانو
	+ كيمياء الجزيئات الضخمة
* اصطناع كيميائي
	+ كيمياء خضراء
	+ كيمياء نقرية
	+ كيمياء توافقية
	+ اصطناع حيوي
* كيمياء محوسبة
	+ كيمياء رياضية
	+ قياس كيميائي
* كيمياء نظرية

 |
| انظر أيضًا | 
* تاريخ الكيمياء
* جائزة نوبل في الكيمياء
* التسلسل الزمني لتاريخ الكيمياء
	+ ترتيب زمني لاكتشاف العناصر الكيميائية
* "العلم المركزي"
* تفاعل كيميائي
	+ تحفيز
* عنصر كيميائي
* مركب كيميائي
* ذرة
* جزيء
* أيون
* مادة كيميائية
* رابطة كيميائية

 |
| 
* صفحة تصنيف **التصنيف**
* **البوابة**
* **كومنز**
* **مشروع ويكي**

 |

|  |  |
| --- | --- |
| ضبط استنادي: وطنية عدلها في ويكي بيانات | 
* الملف الاستنادي المتكامِل (GND)

 |