تحدث الكتاب عن المواضيع التالية:

1. البروتينات وهندستها

2. مفاهيم في الهندسة البروتينية

3. الهندسة الأنزيمية

4. هندسة الكروموسومات والجينات

تمهيد للاتجاهات الحديثة في الكيمياء الحياتية وعلاقتها بالهندسة البروتينية

تبحث الكيمياء الحياتية في الصفات الكيميائية والفيريائية لمكونات الخلية، والملامح العامة للأنظمة الحياتية لهذا المكونات، وكذلك تفسير ماهية هذه الأنظمة بصورة دقيقة.

قدّمت الكيمياء الحياتية الكثير من الإنجازات، فقد ساعدت في توضيح آلية الأدوية وساهمت في تشخيص، علاج الكثير من الأمراض وقدّمت التقنيات التي أمكن استعمالها لقياس مستوى الكثير من المركبات الموجودة في الجسم الحي.

يتجاوز عمر الكيمياء الحياتية القرن من الزمن، وله تخصصات مختلفة، بعضها يتعلق بدراسة المواد التي تتكون منها الخلية النباتية، ويسمى عندئذ بـ (الكيمياء الحياتية النباتية)، والذي يتعلق بالخلية الحيوانية فيسمى بـ (الكيمياء الحياتية الحيوانية)، وإذا كانت الخلية البشرية هي المقصودة سواءً كنت طبيعية أم مرضية فيسمى بـ (الكيمياء السريرية).

وقد توسعت الكيمياء الحياتية فأصبحت تشمل الكيمياء الحياتية الفيزيائية والكيمياء الحياتية العضوية والكيمياء الحياتية اللاعضوية، وكذلك كيمياء التغذية.

التطورات الحديثة في جزيئات الأحماض النووية (الأساس في الهندسة البروتينية):

تعتبر الأحماض النووية مركبات ذات وحدات جزيئية عديدة تسمى بمقررات الكائنات الحية الوراثية، وتتكون من وحدات بنائية تسمى بالنكليوتيدات، والنكليوتيدات ناقصة الأكسجين والتي تتكون من مقاطع ثلاث، والسكر الريبوزي منقوص الأكسجين، والقاعدة النتروجينية، والفوسفات. أما النكليوسيدات فتتكون من السكر والقاعدة النتروجينية.

وقد لعب التركيب البنائي للـ د.ن.أ الذي تم تسميته بالحلزون المزدوج أدواراً وظيفية عديدة، وأساساً لتراكيب بنائية أخرى، منها الشكل Z (المتعرج).

يضاف إلى ذلك فيوجد الـ د.ن.أ شكل حلقي في بعض أنواع البكتيريا والفيروسات وفي بعض أنواع أخرى يكون بشكل خيطي ذات نهايات متكررة، ويغلب على جزيئات الـ د.ن.أ الحلقية لف فائق تسمى الجزيئة عندئذ بالـ د.ن.أ فائقة اللف.

1-   

النكليوسيدات والنكليوتيدات:

تعلب النكليوسيدات والنكليوتيدات أدواراً مميزة في العديد من تفاعلات البناء الحياتي والسيطرة الحياتية في بناء الخلية الحية، حيث تخدم كوحدات بنائية لكل من الـ ر.ن.أ  والـ د.ن.أ بصيغة نكليوتيدات بيورينية وبيريمدية وكذلك في تكوين مصدر الطاقة بصيغة الأدينوسين ثلاثي الفوسفات وجزء من مساعدات الأنزيم ومنظمات الوستيرية للأنزيمات ومراسلات ثانوية، الـ أي. أم. بي الحلقي (c AMP) والـ جي. أم. بي الحلقي (c GMP)

تم تحوير العديد من النكلوسيدات الموجودة في الطبيعة كيميائياً وأصبحت ذات أهمية تطبيقية، خاصة في المجال الطبي، يتضمن التحوير الكيميائي الجزء الحلقي أو السكري مؤدياً إلى بناء متشابهات تعمل كمضادات للمركبات الأيضية (anti-metabolites)، وبالتالي يمكن استثمارها في تطوير العديد من المركبات التي ربما تتدخل بصورة انتقائية مع وظائف الفيروسات أو الخلايا السرطانية، حيث اتضح أخيراً أن مركبين فقط من مجموع تسعة مركبات مضادة للفيروسات تم إجازتها أخيراً من غير المركبات النكليوسيدية.

وتقوم المتشابهات النكليوسيدية بدور مهم في العلاج الكيميائي (ضاد السرطان، ضاد الفيروسات، ضاد البكتيريا)، وفي استعمالها فهي التنميط المناعي أو السيطرة على التعبير الجيني، والتي تشكل توجهات حديثة في العلاج.

ومنها مثلاً استعمال المركب 2',3'- didoxy nucleosides وكذلك 3'- azido- deoxy thymidine (A Z T) وهي من المتشابهات النكليوسيدية التي تستعمل في تثبيط فيروس العوز المناعي البشري (human – immuno deficieny virus HIV) الذي يسبب متلارمة العوز المناعي المكتسب (الأيدز AIDS).

2-   

المتشابهات النكليوسايدية والعلاج الكيميائي للسرطان:

تظهر المتشابهات النكليوسايدية سمية انتقائية ضد الخلايا الخبيثة، لكون الأخيرة أكثر حساسية تجاه هذه المركبات من الخلايا السليمة، ومنها النكليوسيدات البيريمدينية والبيورينية.