Biologia moleculară este un domeniu al biologiei care se uită la mașinile moleculare ale vieții. Domeniul a fost înființat la începutul anilor 1930, deși expresia a fost folosită abia în 1938 și domeniul nu a decolat decât la sfârșitul anilor 50 și începutul anilor 60. De atunci, progresul în domeniu a fost masiv. Domeniul a început cu cristalografia cu raze X a diferitelor molecule biologice importante. Acum, bazele de date de cristalografie stochează structura moleculară a zeci de mii de aceste molecule. Înțelegerea acestor proteine ne ajută atât să înțelegem cum funcționează organismul, cât și cum să-l reparăm atunci când se defectează.
Biologia moleculară cu adevărat modernă a apărut odată cu descoperirea structurii ADN-ului în anii 1960 și cu progresele concomitente în biochimie și genetică. Biologia moleculară este una dintre cele trei științe biologice primare la scară moleculară, celelalte fiind biochimia și genetica. Nu există o divizare clară între cele trei, dar au domenii generale.
În linii mari, biochimia se uită la funcția proteinelor în organism, genetica se uită la modul în care genele sunt moștenite și propagate, iar biologia moleculară se uită la procesul de replicare, transcriere și traducere a genelor. Biologia moleculară are unele asemănări de suprafață cu informatica, deoarece genele pot fi privite ca un cod discret, deși proteinele pe care le codifică și interacțiunile lor ulterioare pot fi foarte neliniare.
Cea mai importantă idee din biologia moleculară este așa-numita „dogma centrală” a biologiei moleculare, care afirmă că fluxul de informații în organisme urmează o stradă cu sens unic – genele sunt transcrise în ARN, iar ARN-ul este tradus în proteine. Deși în general corectă, „dogma centrală” nu este atât de absolută sau sigură pe cât sugerează numele ei. În unele cazuri, fluxul de informații se poate inversa, deoarece mediul proteic poate influența ce gene sunt transcrise în ARN și care ARN este tradus în proteine. Imaginea generală este valabilă, totuși, ca și cum proteinele ar avea o influență prea mare asupra genelor care le codifică, corpul ar fi în haos.
Una dintre cele mai de bază domenii de cercetare în biologia moleculară este utilizarea clonării expresiei pentru a vedea ce proteine sunt create de ce gene. Clonarea expresiei implică donarea unui segment de ADN care codifică o proteină de interes, atașarea ADN-ului la un vector plasmid, apoi introducerea vectorului la o altă plantă sau animal. Modul în care este exprimat ADN-ul transferat oferă informații valoroase asupra rolului său în organism. Acest lucru ne permite să învățăm ce fac genele. Fără aceste cunoștințe, o mare parte din genetică, cum ar fi cunoștințele noastre despre genomul uman, ar fi inutile.
Există multe alte linii de cercetare în biologia moleculară. Terenul este uluitor de imens. Cu toate acestea, informațiile prezentate mai sus servesc drept introducere.