Molekyylibiologia on biologian ala, joka tarkastelee elämän molekyylikoneistoa. Kenttä perustettiin 1930 -luvun alussa, vaikka ilmausta käytettiin vasta vuonna 1938, ja kenttä nousi vasta 50 -luvun lopulla ja 60 -luvun alussa. Siitä lähtien alan kehitys on ollut valtavaa. Kenttä alkoi erilaisten tärkeiden biologisten molekyylien röntgenkristallografialla. Nyt kristallografiatietokannat tallentavat kymmenien tuhansien näiden molekyylien molekyylirakenteen. Näiden proteiinien ymmärtäminen auttaa meitä ymmärtämään, miten keho toimii ja kuinka korjata se, kun se hajoaa.
Todella moderni molekyylibiologia syntyi paljastamalla DNA: n rakenne 1960 -luvulla ja samanaikaisesti biokemian ja genetiikan kehityksen myötä. Molekyylibiologia on yksi kolmesta ensisijaisesta molekyylitason biologisesta tieteestä, muut biokemia ja genetiikka. Näiden kolmen välillä ei ole selvää jakoa, mutta niillä on yleisiä alueita.
Yleisesti ottaen biokemia tarkastelee proteiinien toimintaa kehossa, genetiikka sitä, miten geenit periytyvät ja lisääntyvät, ja molekyylibiologia tarkastelee geenien replikaation, transkription ja translaation prosessia. Molekyylibiologialla on joitain pinta -alan yhtäläisyyksiä tietotekniikan kanssa, koska geenejä voidaan tarkastella erillisenä koodina, vaikka niiden koodaamat proteiinit ja niiden myöhemmät vuorovaikutukset voivat olla erittäin epälineaarisia.
Tärkein ajatus molekyylibiologiassa on molekyylibiologian ns. ”Keskusdogma”, jonka mukaan organismeissa tapahtuva tiedonkulku tapahtuu yksisuuntaista tietä-geenit transkriboidaan RNA: ksi ja RNA muunnetaan proteiineiksi. Vaikka “keskitetty dogma” on yleensäkin oikein, se ei ole niin ehdoton tai varma kuin sen nimi antaa ymmärtää. Joissakin tapauksissa tiedonkulku voi kääntyä päinvastaiseksi, koska proteiiniympäristö voi vaikuttaa siihen, mitkä geenit transkriboidaan RNA: ksi ja mitkä RNA: t muunnetaan proteiineiksi. Laaja kuva pitää kuitenkin paikkansa, ikään kuin proteiineilla olisi liiallinen vaikutus niitä koodaaviin geeneihin, keho olisi kaaoksessa.
Yksi molekyylibiologian tärkeimmistä tutkimusalueista on ekspressiokloonauksen käyttö sen selvittämiseksi, mitkä proteiinit millä geeneillä luodaan. Ekspressiokloonaus sisältää mielenkiinnon kohteena olevaa proteiinia koodaavan DNA -segmentin kloonaamisen, DNA: n kiinnittämisen plasmidivektoriin ja vektorin viemisen toiselle kasville tai eläimelle. Tapa, jolla siirretty DNA ilmaistaan, antaa arvokasta tietoa sen roolista organismissa. Näin voimme oppia, mitä geenit tekevät. Ilman tätä tietoa suuri osa genetiikasta, kuten tietomme ihmisen genomista, olisi hyödytön.
Molekyylibiologiassa on monia muita tutkimuslinjoja. Kenttä on mielettömän valtava. Edellä esitetyt tiedot toimivat kuitenkin johdantona.