خطوات  فصل مكونات الخلية

هناك ثلاثة مكونات رئيسية للأسلوب التجريبي المتبع في الكيمياء الحيوية  وهي (1) عزل الجزيئات الحيوية والعضيات الموجودة في الخلية  (2) تحديد بنية الجزيئات الحيوية ؛ (3) استخدام المحضرات المختلفة لتحليل وظائف الجزيئات الحيوية وأيضها (تخليق وتدرك).

1- يعرف العضي بأنه كينونة تحت خلوية محددة بغشاء ويمكن عزلها بالتنبيذ بسرعات عالية. وبهذا المعنى لا يمكن اعتبار الريبوسومات والهيكل الخلوي والعصارة الخلوية على انها عضيات وأدرجت في هذا الجدول مع العضيات الاخرى لأنها تعزل عادة بالتنبيذ ، ويمكن اعتبارها كينونات أو أجزاء تحت خلوية. هذا ومن النادر ان يكون العضي الخلوي المعزول بواسطة عملية تنبيذ تفريقي واحدة نقيا بدرجة كافية ، وتحقيق هذا يتطلب التعريض لعدة دورات من التنبيذ.

2- يمكن التعرف على أجزاء الهيكل الخلوي عن طريق المجهر الالكتروني او بترحيل البروتينات المكونة لها في الرحلان الكهربي.

1-طرق عزل الجزيئات الحيوية

كما هو الحال في العضيات ، فإن تحديد وظيفة الجزيء الحيوي يتطلب أولا عزله بشكل نقي. ويعرض (الجدول 2-5) قائمة بأهم الطرائق المستخدمة في عزل وتنقية الجزيئات الحيوية. ونذكر أنه لا بد من الجمع بين أكثر من طريقة من هذه الطرق واستخدامها بتعاقب معين للحصول على الشلل النقي المتجانس (Homogeneity) من الجزيء المراد عزله وغير الملوث بأي جزيء آخر. من المهم أن ندرك أن التطورات في الكيمياء الحيوية تعتمد على تطوير طرق جديدة في التحليل والتنقية وتحديد البنية، فمفاهيم الكيمياء الحيوية للشحميات ، على سبيل المثال ، قبلت رأساً على عقب بعد استخدام الاستشراب الغاري السائلي (Gas-liquid chromatography) واستشراب الطبقة الرقيقة Thin) (layer كما بقي تحليل بروتينات الغشاء والعديد من البروتينات الأخرى في غاية الصعوبة حتى إدخال الرحلان الكهربي باستخدام هلامة البولي أكريلاميد سلفات دوديسيل الصوديوم Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel) (electrophoresis والتي يرمز لها اختصارا بــ (SDS-PAGE)؛ حيث مكننا إدخال المنظف SDS من إذابة العديد من البروتينات مما سمح بترحيلها كهربيا ، الأمر الذي لم يكن ممكنا قبل ذلك.

ومن ناحية أخرى ، فقد أحدث تطوير طرق سلسلة (تحديد تسلسل الدنا) وتنسيله (DNA sequencing & cloning) ثورة حقيقية في مجال دراسة الأحماض النووية والبيولوجيا بشكل عام.

2- تحديد بنية الجزيئات الحيوية :

بعد تنقية الجزيء الحيوي يصبح من الضروري تحديد بنيته مما يسمح بتعيين العلاقات بين البنية والوظيفة. ويحتوي (الجدول 2-6) على قائمة بأهم الطرق الرئيسية المستخدمة في تحليل بنية الجزيئات الحيوية وهي مألوفة لمن كان لديه اهتمام بالكيمياء العضوية.

3- تحليل وظيفة الجزيئات الحيوية وأيضها باستخدام مختلف المحضرات :

لقد كانت الأبحاث الكيميائية الحيوية الاولية على الإنسان والحيوانات تجرى على مستوى الحيوان بأكمله (كدراسة التنفس ومصير المركبات المبتلعة)، واتضح للجميع بسرعة ان تركيبه الحيوان معقدة لدرجة لا تسمح معها تجارب كهذه ان تعطي إجابات دقيقة عن الكثير من الاسئلة المطروحة. وبناء عليه، فقد طورت محضرات عديدة في المختبرات تزيل الكثير من المضاعفات التي واجهتها التجارب على مستوى الحيوان بكامله.

يلخص (الجدول 2-7) مختلف نماذج المحضرات المتوافرة الآن لدراسة العمليات الكيميائية الحيوية والتي تم التوصل بواسطتها لمعظم الحقائق المقدمة في هذا الكتاب. وقد رتبت هذه المحضرات في الجدول حسب درجة تعقيدها. وكما ان للتجارب على كامل الحيوان عوائق ومصاعب، فإن لبقية المحضرات مشاكلها ايضا. هذه بالإَافة إلى احتمال الحصول على نتائج خاطئة باستخدام الاساليب المخبرية (أخطاء بشرية) وكمثال على ذلك نذكر ان تجنيس الخلايا قد يؤدي إلى تحرير إنزيمات تستطيع القيام بهضم ولو جزئي للجزيئات الحيوية.