ما هو البيولوجيا الهيكلية؟
علم الأحياء الهيكلي هو مجال يبلغ من العمر عدة قرون ، كما هو محدد من قبل مجلة علم الأحياء الهيكلي ، يتعامل مع التحليل الهيكلي للمواد الحية (التي تتشكل وتتألف من و / أو يتم صيانتها وتحسينها بواسطة الخلايا الحية) على جميع مستويات التنظيم. كان علماء الأحياء الهيكليين الأوائل طوال القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين قادرين في المقام الأول فقط على دراسة الهياكل إلى حدود حدة حدة البصر بالعين المجردة ومن خلال النظارات المكبرة والمجهر الضوئي.  في القرن العشرين، تم تطوير مجموعة متنوعة من التقنيات التجريبية لفحص الهياكل ثلاثية الأبعاد للجزيئات البيولوجية. أبرز التقنيات هي البلورات بالأشعة السينية، الرنين المغناطيسي النووي، والمجهر الإلكتروني. من خلال اكتشاف الأشعة السينية وتطبيقاتها على بلورات البروتين، تم إحداث ثورة في علم الأحياء الهيكلي، حيث يمكن للعلماء الآن الحصول على الهياكل ثلاثية الأبعاد للجزيئات البيولوجية بالتفصيل الذري. وبالمثل ، سمح التصوير الطيفي NMR بالحصول على معلومات حول بنية البروتين وديناميكيته. وأخيراً، في القرن الحادي والعشرين، شهد المجهر الإلكتروني أيضًا ثورة جذرية مع تطوير مصادر الإلكترونات الأكثر انسجامًا، وتصحيح الانحراف للمجهر الإلكتروني، وبرنامج إعادة الإعمار الذي مكّن من التنفيذ الناجح للمجهر الإلكتروني المبرد عالي الدقة، وبالتالي السماح بدراسة البروتينات الفردية والمجمعات الجزيئية في ثلاثة أبعاد في دقة أنغستروم.  مع تطوير هذه التقنيات الثلاثة، توسع مجال البيولوجيا الهيكلية وأصبح أيضًا فرعًا من فروع البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية المعنية بالبنية الجزيئية للجزيئات الكبيرة البيولوجية (خاصة البروتينات، المكونة من الأحماض الأمينية، والحمض النووي أو الحمض النووي، المكونة من النيوكليوتيدات، والأغشية، المكونة من الدهون) ، وكيفية اكتسابها الهياكل التي لديها، وكيف تؤثر التغييرات في هياكلها على وظيفتها. هذا الموضوع مثير جداً للاهتمام لعلماء الأحياء لأن الجزيئات الكبيرة تؤدي معظم وظائف الخلايا، وذلك فقط عن طريق التلف في أشكال ثلاثية الأبعاد محددة أنها قادرة على أداء هذه الوظائف. هذه البنية، "البنية الثالثة" للجزيئات، تعتمد بطريقة معقدة على كل جزيء من التركيب الأساسي، أو "البنية الأساسية". في القرارات المنخفضة ، سمحت أدوات مثل التصوير المقطعي FIB-SEM بفهم أكبر للخلايا وأعضائها في الأبعاد الثلاثة ، وكيف يساهم كل مستوى هرمي من المصفوفات خارج الخلية المختلفة في الوظيفة (على سبيل المثال في العظام). في السنوات القليلة الماضية أصبح من الممكن أيضًا التنبؤ بأنماط الجزيئية الفيزيائية عالية الدقة لاستكمال الدراسة التجريبية للهياكل البيولوجية. يمكن استخدام التقنيات الحسابية مثل محاكاة الديناميكا الجزيئية بالتزامن مع استراتيجيات تحديد الهيكل التجريبي لتوسيع ودراسة هيكل البروتين وتشكيله ووظيفته.