ما هو البيولوجيا الهيكلية؟
علم الأحياء الهيكلي هو مجال عمره قرون عديدة، كما هو محدد من قبل مجلة علم الأحياء الهيكلي، يتعامل مع التحليل الهيكلي للمواد الحية (التي تتشكل، تتكون من، و/أو تتم صيانتها وتحسينها بواسطة الخلايا الحية) على كل مستويات التنظيم. كان علماء الأحياء الهيكليين الأوائل خلال القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين قادرين في المقام الأول فقط على دراسة الهياكل إلى حدود حدة حدة البصر للعين 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، لأن العلماء الآن يمكنهم الحصول على الهياكل ثلاثية الأبعاد للجزيئات البيولوجية بالتفصيل الذري. وبالمثل، سمح التصوير الطيفي NMR بالحصول على معلومات عن بنية البروتين والديناميات. وأخيراً، في القرن الواحد والعشرين، شهد الميكروسكوب الإلكتروني أيضًا ثورة جذرية مع تطوير مصادر الإلكترون الأكثر انسجامًا، وتصحيح الانحراف للميكروسكوبات الإلكترونية، وبرنامج إعادة الإعمار الذي مكّن من التنفيذ الناجح للميكروسكوب الإلكتروني المبرد عالي الدقة، وبالتالي السماح بدراسة البروتينات الفردية والمجمعات الجزيئية في ثلاثة أبعاد في دقة أنغستروم.  مع تطوير هذه التقنيات الثلاثة، توسع مجال علم الأحياء الهيكلي وأصبح أيضا فرع من علم الأحياء الجزيئي، الكيمياء الحيوية، والفيزياء الحيوية المعنية بالبنية الجزيئية للجزيئات الكبيرة البيولوجية (خاصة البروتينات، التي تتكون من الأحماض الأمينية، الحمض النووي أو الحمض النووي، التي تتكون من النيوكليوتيدات، والأغشية، التي تتكون من الدهون) ، وكيف يكتسبون الهياكل التي لديهم، وكيف تؤثر التغييرات في هيكلهم على وظيفتهم. هذا الموضوع مثير جدا لاهتمام علماء البيولوجيا لأن الجزيئات الكبيرة تقوم بمعظم وظائف الخلايا، وفقط عن طريق التلف في أشكال ثلاثية الأبعاد محددة يمكنها أداء هذه الوظائف. هذي البنية، "البنية الثالثة" للجزيئات، تعتمد بطريقة معقدة على التركيب الأساسي لكل جزيء، أو "البنية الأساسية". في القرارات المنخفضة، سمحت الأدوات مثل التصوير المقطعي FIB-SEM بفهم أكبر للخلايا وأعضائها في الأبعاد الثلاثة، وكيف يساهم كل مستوى هرمي من مختلف المصفوفات خارج الخلايا في الوظيفة (على سبيل المثال في العظام). في السنوات القليلة الماضية، أصبح من الممكن أيضًا التنبؤ بنماذج جسدية جزيئية دقيقة للغاية لاستكمال الدراسة التجريبية للهياكل البيولوجية. يمكن استخدام التقنيات الحسابية مثل محاكاة الديناميكا الجزيئية جنبًا إلى جنب مع استراتيجيات تحديد الهيكل التجريبي لتوسيع ودراسة هيكل البروتين وتشكيله ووظيفته.