منو
 صفحه های تصادفی
صفحه ی بعد
غیر فلزها
سنبل الطیب
کوه عینین، کوه رمات
حرکت به سوی دمشق
نام های گوناگون پیامبر اکرم
حق آقا بر بنده
دوره آموزشی GPS
بیکس بایئیت
آداب تلاوت قرآن
 کاربر Online
1123 کاربر online

بیوفیزیک مولکولی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > زیست شناسی > زیست فیزیک (بیوفیزیک)
(cached)


بیوفیزیک مولکولی شاخه‌ای از بیوفیزیک است که به مطالعه خصوصیات و رفتار فیزیکی و شیمیایی ماکرومولکولهای زیستی می‌پردازد. این بخش از بیوفیزیک را شاید مهمترین سطح بیوفیزیک به حساب آورد زیرا بخشهای دیگر به گونه‌ای با بیوفیزیک مولکولی در ارتباط هستند. شناسایی ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی مانند اسیدهای نوکلئیک ، پروتئینها و ... در بیوفیزیک مولکولی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

اطلاعات اولیه

برای بررسی ساختمان ماکرومولکولها از روشها و تکنیکهای مختلفی استفاده می‌شود. اهم این روشها عبارتند از: روشهای طیف سنجی نظیر uv-Visib ، فلورسانس ، روزنانس مغناطیسی هسته (Nuclear magnetic resonance) و کریستالوگرافی. روشهای هیدرودینامیکی نظیر ته‌نشینی ، انتشار ، ویسکومتری ، الکتروفورز ، پیوند شدن لیگاند به ماکرومولکول. روشها و الگوهای تئوری متعددی برای پیش‌بینی ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به روشهای فاسمن و چو (Fasman and chou) و گور (GOR) اشاره کرد.

ساختمان ماکرومولکولهای زیستی




تصویر

پروتئینها

پروتئینها یکی از پلیمرهای تراکمی هستند که واحدهای سازنده آنها ، اسیدهای آمینه می‌باشد. در ساختمان پروتئینهای طبیعی 20 نوع اسید آمینه مختلف شرکت دارند. فرمول عمومی اسیدهای آمینه NH2-CHR-COOH می‌باشد که تفاوت اسیدهای آمینه در گروه R آنهاست. اسیدهای آمینه توسط پیوند پپتیدی به یکدیگر متصل شده و پروتئینها را تشکیل می‌دهند.

تمامی پروتئینها دارای 4 یا حداقل 3 ساختمان هستند. در ساختمان پروتئینها ، پیوند هیدروژنی ، پیوند الکترواستاتیک ، پیوند واندروالس و پیوند دی‌سولفید وجود دارد. برای مطالعه ساختمان غشایی پروتئینها ، شناخت صحیح از ساختمان و عملکرد اسیدهای آمینه بسیار مهم است. با استفاده از انواع تکنیکها ، ساختمان پروتئینها را مطالعه می‌کنند.



تصویر

اسیدهای نوکلئیک

اسیدهای نوکلئیک شامل DNA و RNA است. برای DNA سه نوع ساختمان اول ، دوم و سوم را در نظر می‌گیرند. ساختمان اول مربوط به توالی نوکلئوتیدهاست. ساختمان دوم همان ساختمان دو رشته‌ای است که الگوی واتسون و کریک در مورد آن مطرح می‌شود و ساختمان سوم ، انواع مارپیچ را در زنجیر پلی نوکلئوتیدی مشخص می‌نماید. ساختمان RNA دارای انواع متفاوتی است که بر حسب محل و عملکرد آن می‌تواند تک رشته‌ای یا دو رشته‌ای باشد.

رابطه میان ساختمان و عملکرد ماکرومولکولهای زیستی

بسته به این که عمل یک ماکرومولکول چه باشد، ساختمان خاص خود را نیاز دارد. مثلا بعضی از ماکرومولکولها که در بافت اسکلتی حضور دارند، می‌باید ساختمان میله‌ای شکل سخت داشته باشند نظیر کلاژن. ماکرومولکولهایی که برای انجام وظایف خود می‌باید حرکت نمایند شکل گلبولی یا کروی دارند نظیر هموگلوبین و آلبومین.

از نظر انعطاف پذیری مولکولی نظیر DNA نسبتا سخت است در حالی که آلبومین سرم که وظیفه حمل اسیدهای چرب و بعضی یونهای فلزی را عهده‌دار است، انعطاف پذیر است. آنزیمها برای انجام فعالیت کاتالیتیکی خود دارای جایگاه فعال هستند. هر آنزیم سوبسترای اختصاصی دارد. جایگاه فعال هر آنزیم از نظر اندازه ، شکل و ماهیت با سوبسترایش ، هماهنگی دارد.

طیف سنجی

برای مطالعه ساختمان ماکرومولکولهای حیاتی ، روشهای متفاوتی بکار می‌رود که البته هیچ یک به تنهایی شناخت کاملی از آنها را در اختیار قرار نخواهد داد. بکارگیری روشهای مختلف می‌تواند توصیف نسبتا صحیحی از ماکرومولکول ارائه دهد. روشهای طیف سنجی از مهمترین روشهای مطالعه ساختمان ماکرومولکول است. در طیف سنجی مباحثی که یافت می‌شود شامل موارد زیر است.

طیف اتمی و استفاده از آن برای یافتن خصوصیات ماکرومولکولها ، طیف سنجی جذبی uv-Visible که برای شناسایی ، تعیین غلظت ، سنجش واکنشهای شیمیایی و تغییر ساختمان ماکرومولکولها بکار می‌رود.طیف سنجی مادن قرمز تفاوت چندانی با طیف سنجهای uv-Visible ندارد فقط این پیچیدگی را دارد که معمولا برای محلولهای آبی استفاده نمی‌شود. در این طیف سنجی گروههای شیمیایی که در uv-Visible در دسترس نیستند، قابل شناسایی هستند، عیب عمده‌ای که در طیف سنجی مادن قرمز وجود دارد جذب بالای آب می‌باشد که آنالیز مواد را در محلول آبی نزدیک به غیر ممکن ساخته است.

طیف سنجی رامان که سطوح انرژی ارتعاشی مولکول را بررسی می‌کند این مشکل را حذف می‌نماید. طیف سنجی فلورسانس ، اطلاعاتی درباره آرایش فضایی ، جایگاههای اتصال ، برهمکنش حلال ، درجه انعطاف پذیری و فاصله‌های بین مولکولی در اختیار محققان قرار می‌دهد. و بالاخره روش رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) و روش رزونانس اسپین الکترون (ESR) اهمیت فراوانی در مطالعات بیوشیمیایی دارند.



تصویر

الکتروفورز

انتقال ذرات بوسیله میدان الکتریکی را الکتروفورز گویند. این فرآیند شبیه ته‌نشینی است. در هر دو ، میدان ناشی از گرادیان پتانسیل سبب انتقال جرم می‌شود. از آنجا که الکتروفورز علاوه بر بار مولکول به جرم آن نیز حساس است، راه دیگری را برای جداسازی مخلوطها و تجزیه و تحلیل آنها ، فراهم می‌نماید. الکتروفورز در فاز محلول انجام می‌شود که علاوه بر یونهای بافر ، شامل یونهای ناشی از قسمتهای باردار خود ماکرومولکول است. یعنی خود ماکرومولکول را به تنهایی نمی‌توان مطالعه کرد. بلکه مطالعه آنها در حضور تعداد زیادی از یونهای دیگر انجام می‌شود که بر میدان موثر بر ماکرومولکول تاثیر داشته و سبب مشکل شدن تحلیل می‌شود.

ته‌نشینی

یکی از رایج‌ترین روشهایی که امروزه برای شناسایی ماکرومولکولها بکار می‌رود، روش ته‌نشینی Sedimentation است. با این روش می‌توان وزن مولکولی و شکل مولکولها را مشخص کرده و تغییرات ایجاد شده را نیز در آنها تشخیص داد. هر یک از موارد ذکر شده می‌تواند مبنایی برای جداسازی ترکیبات یک مخلوط باشد. اساسا تنها یک عمل توسط اولترا سانتریفوژ انجام می‌گیرد و آن اینکه ذرات بوسیله نیروی وارده به آنها وادار به حرکت شده و سپس پراکندگی غلظتی آنها در طول سانتریفوژ در یک زمان یا زمانهای مختلف تعیین می‌شوند.

یکی از سنجشهایی که هنگام حرکت ذرات در سانتریفوژ انجام می‌شود، تعیین سرعت ته نشینی و در نتیجه ضریب ته نشینی است. در حال حاضر دو نوع استفاده عمده از سانتریفوژ در تحقیقات بیولوژی به عمل می‌آید. در یک مورد از سانتریفوژ به عنوان وسیله‌ای برای جداسازی ماکرومولکولها ، سلولها و اجزای سلولی و ... استفاده می‌شود که به آن اولترا سانتریفوژ مقدماتی گویند. در مورد دیگر از آن به عنوان وسیله‌ای برای اندازه‌گیری دقیق وزن مولکولی استفاده می‌شود که سانتریفوژ تحلیلی نام دارد. اولتراسانتریفوژ در بیوشیمی بالینی کاربرد زیادی دارد.

پیوندشدن لیگاندهای کوچک به ماکرومولکول

عمل بیولوژیکی بسیاری از پلیمرهای زیستی به پیوندشدن مولکولهای کوچک و یا یونها مربوط می‌شود. برای انجام واکنش آنزیمی باید سوبسترا به آنزیم متصل شود. پروتئینهای ناقل نظیر هموگلوبین یا میوگلوبین با اتصال اکسیژن سروکار دارند. اغلب اعمال زیستی ناشی از برهم کنش مولکولهای کوچکی نظیر متابولیتها و تنظیم کننده‌ها ، با ناحیه خاصی از ماکرومولکولها می‌باشند. برای فهم عمل آنها به اطلاعاتی درباره پیوند شدن لیگاند به ماکرومولکول نیازمندیم. در این گونه مطالعات انتظار می‌رود به سوالات زیر پاسخ داده شود. ماکزیمم لیگاندی که می‌تواند به هر ماکرومولکول اتصال یابد چقدر است؟ ثابت تعادل چقدر است و ...

ویسکوزیته

مقاومت سیال در مقابل جاری شدن توسط ویسکوزیته یا ناروانی ، بیان می‌شود. محلولهایی که شامل ماکرومولکولها هستند، نسبت به حلال تنها از ویسکوزیته بیشتری برخوردار هستند. حجم محلولی که توسط ماکرومولکولها اشغال می‌شود، نسبت طول به عرض مولکول (نسبت محوری ماکرومولکول بیضی گون) و سختی مولکول از جمله پارامترهای موثر بر ویسکوزیته محلولهای ماکرومولکولی است. مباحثی که در بیوفیزیک مولکولی در مورد ویسکوزیته مطرح است شامل موارد زیر است، اثر ماکرومولکولها روی ویسکوزیته محلول ، ارتباط بین ویسکوزیته ذاتی و وزن مولکولی ، اندازه گیری ویسکوزیته با استفاده از روشهای مختلف و کاربردهای ویسکومتری.

ارتباط با سایر علوم

بیوفیزیک مولکولی با رشته‌های بیوفیزیک سلولی ، بیوفیزیک پرتوها ، بیوشیمی ، بیوشیمی فیزیک و زیست شناسی سلولی در ارتباط است.

مباحث مرتبط با عنوان


تعداد بازدید ها: 47518


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..