रासायनिक जीवविज्ञान

thumb|330x330px|रासायनिक जीवविज्ञान के क्षेत्र में शामिल विभिन्न घटकों का एक संक्षिप्त विवरण रासायनिक जीवविज्ञान, रसायन विज्ञान और जीवविज्ञान के अंतर्संबंध पर स्थित एक वैज्ञानिक क्षेत्र है जो जैविक प्रणालियों के अध्ययन के लिए रासायनिक विधियों का अनुप्रयोग करता है। इसमें रासायनिक तकनीकों, विश्लेषणात्मक दृष्टिकोणों और अक्सर संश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान द्वारा उत्पादित छोटे अणुओं का उपयोग करके आणविक स्तर पर जैविक प्रक्रियाओं और प्रणालियों की जांच, विशेषता निर्धारण और हेरफेर करना शामिल है। यद्यपि यह जैव रसायन विज्ञान से कुछ हद तक मिलता-जुलता है, जो जैव अणुओं के रसायन विज्ञान और कोशिकाओं के भीतर और बीच जैव रासायनिक मार्गों के नियमन पर केंद्रित है, रासायनिक जीवविज्ञान की विशेषता यह है कि यह जैविक प्रश्नों के समाधान के लिए रासायनिक उपकरणों के सुनियोजित डिजाइन और अनुप्रयोग पर जोर देता है।Schreiber Stuart L. 2005 Small molecules: the missing link in the central dogma https://www.nature.com/articles/nchembio0705-64 Nature Chemical Biology en 1 2 64–66 10.1038/nchembio0705-64 1552-4469 इतिहास हालाँकि इसे अपेक्षाकृत नया वैज्ञानिक क्षेत्र माना जाता है,"रासायनिक जीवविज्ञान" शब्द का प्रयोग 20वीं शताब्दी के आरंभ से ही हो रहा है, और इसकी जड़ें 19वीं शताब्दी के आरंभ की वैज्ञानिक खोजों में निहित हैं। 'रासायनिक जीवविज्ञान' शब्द का पहला उल्लेख 1907 में अलोंजो ई. टेलर द्वारा प्रकाशित पुस्तक "ऑन फर्मेंटेशन" में मिलता है, और बाद में इसका प्रयोग जॉन बी. लीथ्स के 1930 के लेख "द हार्वेयन ऑरेशन ऑन द बर्थ ऑफ केमिकल बायोलॉजी" में किया गया था।Hricovini Milos Jampilek Josef 2023-02-16 Chemistry towards Biology https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9960482/ International Journal of Molecular Sciences 24 4 3998 10.3390/ijms24043998 1422-0067 9960482 36835407 हालाँकि, यह स्पष्ट नहीं है कि इस शब्द का पहली बार प्रयोग कब किया गया था। फ्रेडरिक वोहलर द्वारा 1828 में यूरिया का संश्लेषण, जीवविज्ञान को आगे बढ़ाने में संश्लेषित रसायन विज्ञान के अनुप्रयोग का एक प्रारंभिक उदाहरण है। इसने दिखाया कि अकार्बनिक प्रारंभिक पदार्थों से जैविक यौगिकों का संश्लेषण किया जा सकता है और जीववाद की पिछली धारणा को कमजोर किया, यानी कि कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन के लिए एक 'जीवित' स्रोत की आवश्यकता होती है। वोहलर के काम को अक्सर कार्बनिक रसायन विज्ञान और प्राकृतिक उत्पाद संश्लेषण के विकास में महत्वपूर्ण माना जाता है, जो दोनों आधुनिक रासायनिक जीव विज्ञान में एक बड़ा हिस्सा निभाते हैं। 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में फ्रेडरिक मीशर द्वारा मानव ल्यूकोसाइट्स की कोशिकीय सामग्री की जांच के कार्य से 'न्यूक्लिन' की खोज हुई, जिसे बाद में डीएनए नाम दिया गया। प्रोटीज पाचन के माध्यम से ल्यूकोसाइट्स के नाभिक से न्यूक्लिन को पृथक करने के बाद, मीशर ने न्यूक्लिन की संरचना निर्धारित करने के लिए मौलिक विश्लेषण और घुलनशीलता परीक्षण जैसी रासायनिक तकनीकों का उपयोग किया। इस कार्य ने वाटसन और क्रिक द्वारा डीएनए की दोहरी-हेलिक्स संरचना की खोज की नींव रखी। रासायनिक जीव विज्ञान में बढ़ती रुचि के कारण इस क्षेत्र को समर्पित कई पत्रिकाएँ प्रकाशित हुई हैं।Hricovini Milos Jampilek Josef 2023-02-16 Chemistry towards Biology https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9960482/ International Journal of Molecular Sciences 24 4 3998 10.3390/ijms24043998 1422-0067 9960482 36835407 2005 में स्थापित नेचर केमिकल बायोलॉजी और 2006 में स्थापित एसीएस केमिकल बायोलॉजी इस क्षेत्र की दो सबसे प्रसिद्ध पत्रिकाएँ हैं, जिनका प्रभाव कारक क्रमशः 14.8 और 4.0 है।Leathes J. B. 1930-10-25 The Harveian Oration on THE BIRTH OF CHEMICAL BIOLOGY https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2451377/ British Medical Journal 2 3642 671–676 10.1136/bmj.2.3642.671 0007-1447 2451377 20775787Morrison Kim L. Weiss Gregory A. 2006 The origins of chemical biology https://www.nature.com/articles/nchembio0106-3 Nature Chemical Biology en 2 1 3–6 10.1038/nchembio0106-3 1552-4469 अनुसंधान क्षेत्र ग्लाइकोबायोलॉजी thumb|ग्लाइकोबायोलॉजी में आमतौर पर अध्ययन किए जाने वाले अणु सियालिक एसिड का उदाहरण। ग्लाइकोबायोलॉजी कार्बोहाइड्रेट की संरचना और कार्यप्रणाली का अध्ययन है। जबकि डीएनए, आरएनए और प्रोटीन आनुवंशिक स्तर पर एन्कोड किए जाते हैं, कार्बोहाइड्रेट सीधे जीनोम से एन्कोड नहीं होते हैं, और इसलिए उनके अध्ययन के लिए अलग-अलग उपकरणों की आवश्यकता होती है।https://bertozzigroup.stanford.edu/ Bertozzi Group Bertozzi Group en-US 2026-02-21 ग्लाइकोबायोलॉजी में रासायनिक सिद्धांतों को लागू करके, कार्बोहाइड्रेट के विश्लेषण और संश्लेषण के लिए नई विधियाँ विकसित की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, कोशिकाओं को प्राकृतिक शर्करा के कृत्रिम रूपों की आपूर्ति करके उनकी कार्यप्रणाली का अध्ययन किया जा सकता है। कैरोलिन बर्टोज़ी के शोध समूह ने कृत्रिम शर्करा के माध्यम से कोशिकाओं की सतह पर अणुओं को विशिष्ट रूप से प्रतिक्रिया कराने की विधियाँ विकसित की हैं।Dwek Raymond A. 1996 Glycobiology: Toward Understanding the Function of Sugars https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1996ChRv...96..683D/abstract Chemical Reviews en 96 2 683–720 10.1021/cr940283b संयोजन रसायन विज्ञान thumb|संयोजनात्मक रसायन विज्ञान में रिसेप्टर का चयन करने की प्रक्रिया। संयोजनात्मक रसायन विज्ञान में उच्च-थ्रूपुट विश्लेषण के लिए बड़ी संख्या में संबंधित यौगिकों का एक साथ संश्लेषण शामिल है। रासायनिक जीवविज्ञानी सक्रिय दवा यौगिकों के संश्लेषण और स्क्रीनिंग दक्षता को अधिकतम करने में संयोजनात्मक रसायन विज्ञान के सिद्धांतों का उपयोग करने में सक्षम हैं। इसी तरह, इन सिद्धांतों का उपयोग कृषि और खाद्य अनुसंधान के क्षेत्रों में, विशेष रूप से अप्राकृतिक उत्पादों के संश्लेषण और नए एंजाइम अवरोधकों के निर्माण में किया जा सकता है।Liu Ruiwu Li Xiaocen Lam Kit S. 2017 Combinatorial chemistry in drug discovery https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5645069/ Current Opinion in Chemical Biology 38 117–126 10.1016/j.cbpa.2017.03.017 1879-0402 5645069 28494316 पेप्टाइड संश्लेषण thumb|पेप्टाइड संश्लेषण प्रोटीन का रासायनिक संश्लेषण रासायनिक जीव विज्ञान में एक महत्वपूर्ण उपकरण है क्योंकि यह अप्राकृतिक अमीनो अम्लों के समावेश के साथ-साथ फॉस्फोरिलेशन, ग्लाइकोसिलेशन, एसिटिलेशन और यहां तक ​​कि यूबिक्विटिनेशन जैसे "अनुवांशिक संशोधनों" के अवशेष-विशिष्ट समावेश की अनुमति देता है। ये गुण रासायनिक जीवविज्ञानियों के लिए मूल्यवान हैं क्योंकि अप्राकृतिक अमीनो अम्लों का उपयोग प्रोटीन की कार्यप्रणाली की जांच और उसमें परिवर्तन करने के लिए किया जा सकता है, जबकि अनुवांशिक संशोधन प्रोटीन की संरचना और गतिविधि को विनियमित करने के लिए व्यापक रूप से जाने जाते हैं। हालांकि इन उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए विशुद्ध रूप से जैविक तकनीकें विकसित की गई हैं, पेप्टाइड के रासायनिक संश्लेषण में वांछित प्रोटीन की छोटी मात्रा प्राप्त करने में अक्सर कम तकनीकी और व्यावहारिक बाधा होती है। संश्लेषण द्वारा बनाए गए छोटे पेप्टाइड खंडों के साथ प्रोटीन के आकार की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बनाने के लिए, रासायनिक जीवविज्ञानी मूल रासायनिक लिगेशन की प्रक्रिया का उपयोग कर सकते हैं। नेटिव केमिकल लिगेशन में सी-टर्मिनल थायोएस्टर और एन-टर्मिनल सिस्टीन अवशेष का युग्मन शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः एक "नेटिव" एमाइड बॉन्ड का निर्माण होता है। अन्य रणनीतियाँ जिनका उपयोग नेटिव केमिकल लिगेशन के साथ पहली बार पेश की गई एसिल ट्रांसफर केमिस्ट्री का उपयोग करके पेप्टाइड टुकड़ों के लिगेशन के लिए किया गया है, उनमें एक्सप्रेस प्रोटीन लिगेशन, सल्फराइजेशन/डीसल्फराइजेशन तकनीकें, और हटाने योग्य थायोल सहायक का उपयोग शामिल हैं।Muir T. W. Sondhi D. Cole P. A. 1998-06-09 Expressed protein ligation: a general method for protein engineering https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC22605/ Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95 12 6705–6710 10.1073/pnas.95.12.6705 0027-8424 22605 9618476 रासायनिक जीवविज्ञान में शिक्षा स्नातक शिक्षा रसायन विज्ञान विभागों में जैविक अनुसंधान में वृद्धि के बावजूद, स्नातक पाठ्यक्रमों में रासायनिक जीव विज्ञान को एकीकृत करने के प्रयास अपर्याप्त हैं। उदाहरण के लिए, यद्यपि अमेरिकन केमिकल सोसाइटी (एसीएस) रसायन विज्ञान में स्नातक की डिग्री के मूलभूत पाठ्यक्रमों में जैव रसायन को शामिल करना अनिवार्य करती है, लेकिन जीव विज्ञान से संबंधित कोई अन्य रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम अनिवार्य नहीं है। यद्यपि रसायन विज्ञान में स्नातक की डिग्री के लिए रासायनिक जीव विज्ञान पाठ्यक्रम अक्सर अनिवार्य नहीं होता है, फिर भी कई विश्वविद्यालय अब अपने स्नातक छात्रों के लिए परिचयात्मक रासायनिक जीव विज्ञान पाठ्यक्रम प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय चौथे वर्ष में सिंथेटिक रासायनिक जीव विज्ञान का पाठ्यक्रम प्रदान करता है।https://www.chem.ubc.ca/chemistry-461-synthetic-chemical-biology-2324 Chemistry 461: Synthetic Chemical Biology UBC Chemistry www.chem.ubc.ca 2026-02-21 इन्हें भी देखें आनुवंशिकी Category:रसायन विज्ञान सन्दर्भ अग्रिम पठन 35em ((Dertinger SKW)), Chiu DT, Jeon NL, Whitesides GM 2001 Generation of gradients having complex shapes using microfluidic networks Analytical Chemistry 73 6 1240–1246 10.1021/ac001132d 2001AnaCh..73.1240D Greif D, Pobigaylo N, Frage B, Becker A, Regtmeier J, Anselmetti D Space- and time-resolved protein dynamics in single bacterial cells observed on a chip Journal of Biotechnology 149 4 280–288 September 2010 20599571 10.1016/j.jbiotec.2010.06.003 Li L, Ismagilov RF Protein crystallization using microfluidic technologies based on valves, droplets, and SlipChip Annual Review of Biophysics 39 139–158 2010 20192773 10.1146/annurev.biophys.050708.133630 Lucchetta EM, Lee JH, Fu LA, Patel NH, Ismagilov RF Dynamics of Drosophila embryonic patterning network perturbed in space and time using microfluidics https://archive.org/details/sim_nature-uk_2005-04-28_434_7037/page/1134 Nature 434 7037 1134–1138 April 2005 15858575 2656922 10.1038/nature03509 2005Natur.434.1134L Melin J, Quake SR Microfluidic large-scale integration: the evolution of design rules for biological automation Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure 36 213–231 2007 17269901 10.1146/annurev.biophys.36.040306.132646 Shen F, Du W, Kreutz JE, Fok A, Ismagilov RF Digital PCR on a SlipChip Lab on a Chip 10 20 2666–2672 October 2010 20596567 2948063 10.1039/c004521g Song H, Chen DL, Ismagilov RF Reactions in droplets in microfluidic channels Angewandte Chemie 45 44 7336–7356 November 2006 17086584 1766322 10.1002/anie.200601554 2006ACIE...45.7336S Spiller DG, Wood CD, Rand DA, White MR Measurement of single-cell dynamics https://archive.org/details/sim_nature-uk_2010-06-10_465_7299/page/736 Nature 465 7299 736–745 June 2010 20535203 10.1038/nature09232 4426105 2010Natur.465..736S Tice JD, Song H, Lyon AD, Ismagilov RF Formation of droplets and mixing in multiphase microfluidics at low values of the Reynolds and the capillary numbers Langmuir 19 22 9127–9133 2003 10.1021/la030090w Vincent ME, Liu W, Haney EB, Ismagilov RF Microfluidic stochastic confinement enhances analysis of rare cells by isolating cells and creating high density environments for control of diffusible signals Chemical Society Reviews 39 3 974–984 March 2010 20179819 2829723 10.1039/b917851a Weibel DB, Whitesides GM Applications of microfluidics in chemical biology Current Opinion in Chemical Biology 10 6 584–591 December 2006 17056296 10.1016/j.cbpa.2006.10.016 2006COCB...10..584W Whitesides GM The origins and the future of microfluidics https://archive.org/details/sim_nature-uk_2006-07-27_442_7101/page/n57 Nature 442 7101 368–373 July 2006 16871203 10.1038/nature05058 205210989 2006Natur.442..368W Young EW, Beebe DJ Fundamentals of microfluidic cell culture in controlled microenvironments https://archive.org/details/sim_chemical-society-great-britain-chemical-society-reviews_2010-03_39_3/page/1036 Chemical Society Reviews 39 3 1036–1048 March 2010 20179823 2967183 10.1039/b909900j