Molekylärbiologi är ett fält inom biologi som tittar på livets molekylära maskineri. Fältet grundades i början av 1930-talet, även om frasen användes först 1938 och fältet tog inte fart förrän i slutet av 50-talet och början av 60-talet. Sedan dess har framstegen på området varit enorma. Fältet började med röntgenkristallografi av olika viktiga biologiska molekyler. Nu lagrar kristallografidatabaser molekylstrukturen för tiotusentals av dessa molekyler. Att förstå dessa proteiner både hjälper oss att förstå hur kroppen fungerar och hur man fixar det när den bryts ner.
Verkligen modern molekylärbiologi uppstod med upptäckten av DNA:s struktur på 1960-talet och samtidiga framsteg inom biokemi och genetik. Molekylärbiologi är en av tre primära biologiska vetenskaper i molekylär skala, de andra är biokemi och genetik. Det finns ingen tydlig uppdelning mellan de tre, men de har generella domäner.
I stort sett tittar biokemi på funktionen av proteiner i kroppen, genetik tittar på hur gener ärvs och förökas, och molekylärbiologi ser på processen för replikering, transkription och translation av gener. Molekylärbiologi har vissa ytliga likheter med datavetenskap, eftersom gener kan ses som en diskret kod, även om proteinerna de kodar för och deras efterföljande interaktioner kan vara mycket olinjära.
Den viktigaste idén inom molekylärbiologi är den så kallade ”centrala dogmen” inom molekylärbiologin, som säger att informationsflödet i organismer följer en enkelriktad gata – gener transkriberas till RNA och RNA översätts till proteiner. Även om den är generellt korrekt, är den ”centrala dogmen” inte så absolut eller säker som dess namn antyder. I vissa fall kan informationsflödet vända, eftersom proteinmiljön kan påverka vilka gener som transkriberas till RNA och vilket RNA som översätts till proteiner. Den breda bilden håller dock, som om proteiner hade ett för stort inflytande över generna som kodar för dem, skulle kroppen vara i kaos.
Ett av de mest grundläggande forskningsområdena inom molekylärbiologi är användningen av uttryckskloning för att se vilka proteiner som skapas av vilka gener. Expressionskloning involverar kloning av ett DNA-segment som kodar för ett protein av intresse, att fästa DNA:t till en plasmidvektor och sedan introducera vektorn till en annan växt eller ett annat djur. Sättet det överförda DNA:t uttrycks på ger värdefulla insikter om dess roll i organismen. Detta gör att vi kan lära oss vad gener gör. Utan denna kunskap skulle mycket av genetiken, som vår kunskap om det mänskliga genomet, vara värdelös.
Det finns många andra undersökningslinjer inom molekylärbiologi. Fältet är förbluffande stort. Informationen som presenteras ovan tjänar dock som en introduktion.