Biologi molekuler adalah bidang biologi yang mempelajari mesin molekuler kehidupan. Lapangan ini didirikan pada awal tahun 1930-an, meskipun frasa tersebut hanya digunakan pada tahun 1938 dan bidang tersebut baru berkembang pada akhir tahun 50-an dan awal tahun 60-an. Sejak itu, kemajuan di lapangan sangat besar. Bidang ini dimulai dengan kristalografi sinar-x dari berbagai molekul biologis penting. Sekarang, database kristalografi menyimpan struktur molekul dari puluhan ribu molekul ini. Memahami protein ini membantu kita memahami cara kerja tubuh dan cara memperbaikinya saat rusak.
Biologi molekuler yang benar-benar modern muncul dengan terungkapnya struktur DNA pada 1960-an dan kemajuan-kemajuan yang bersamaan dalam biokimia dan genetika. Biologi molekuler adalah salah satu dari tiga ilmu biologi skala molekuler utama, yang lainnya adalah biokimia dan genetika. Tidak ada pembagian yang jelas antara ketiganya, tetapi mereka memiliki domain umum.
Secara garis besar, biokimia melihat fungsi protein di dalam tubuh, genetika melihat bagaimana gen diturunkan dan diperbanyak, dan biologi molekuler melihat proses replikasi, transkripsi, dan translasi gen. Biologi molekuler memiliki beberapa kesamaan permukaan dengan ilmu komputer, karena gen dapat dilihat sebagai kode diskrit, meskipun protein yang mereka kodekan dan interaksi selanjutnya bisa sangat nonlinier.
Ide terpenting dalam biologi molekuler adalah apa yang disebut “dogma sentral” biologi molekuler, yang menyatakan bahwa aliran informasi dalam organisme mengikuti jalan satu arah — gen ditranskripsi menjadi RNA dan RNA diterjemahkan menjadi protein. Meskipun secara umum benar, “dogma sentral” tidak mutlak atau pasti seperti yang tersirat dari namanya. Dalam beberapa kasus, aliran informasi dapat berbalik, karena lingkungan protein dapat mempengaruhi gen mana yang ditranskripsi menjadi RNA dan RNA mana yang diterjemahkan menjadi protein. Namun, gambaran luasnya tetap berlaku, seolah-olah protein memiliki terlalu banyak pengaruh terhadap gen yang mengkodenya, tubuh akan berada dalam kekacauan.
Salah satu bidang penyelidikan paling dasar dalam biologi molekuler adalah penggunaan kloning ekspresi untuk melihat protein mana yang dibuat oleh gen mana. Kloning ekspresi melibatkan kloning segmen DNA yang mengkode protein yang diinginkan, melampirkan DNA ke vektor plasmid, kemudian memperkenalkan vektor ke tanaman atau hewan lain. Cara DNA yang ditransfer diekspresikan memberikan wawasan berharga tentang perannya dalam organisme. Ini memungkinkan kita mempelajari apa yang dilakukan gen. Tanpa pengetahuan ini, banyak genetika, seperti pengetahuan kita tentang genom manusia, tidak akan berguna.
Ada banyak jalur penyelidikan lain dalam biologi molekuler. Lapangan ini sangat besar. Namun, informasi yang disajikan di atas berfungsi sebagai pengantar.