Biologia komórki molekularnej jest gałęzią biologii, która jest stosunkowo nową dziedziną w porównaniu z innymi dziedzinami nauki. Naukowcy zajmujący się tą dziedziną badają strukturę i właściwości cząsteczek znajdujących się w komórkach. Dziedzina ta jest często ściśle powiązana z biochemią, w której przygląda się reakcjom chemicznym cząsteczek biologicznych. Różnica między biochemią a biologią molekularną polega na tym, że biochemicy badają cząsteczki oddzielnie od reszty organizmu, podczas gdy biolodzy molekularni przyglądają się interakcjom cząsteczek.
Biologia komórki molekularnej sięga lat 1930. XX wieku, kiedy Warren Weaver ukuł termin biologia molekularna. Opierając się na postępach w dziedzinach takich jak krystalografia rentgenowska, Weaver uznał, że biologia jako całość wkrótce ulegnie wielkim zmianom. W rzeczywistości biologię można zasadniczo podzielić na dwie grupy – biologię organizmu i biologię molekularną lub komórkową. Podział ten opiera się na tym, czy organizmy są badane jako całość, czy też na pojedyncze komórki.
Głównym problemem biologów molekularnych jest zrozumienie, w jaki sposób różne systemy komórkowe oddziałują ze sobą. Innymi słowy, biologia komórki molekularnej to badanie działania komórek w oparciu o znajdujące się w nich molekuły. Interakcja cząsteczek znajdujących się w komórkach leży u podstaw tego, jaki rodzaj komórki zostanie uformowany i jaką ma do odegrania rolę. W szczególności dąży się do zrozumienia procesów związanych z materiałem genetycznym komórek, w tym replikacji, transkrypcji i translacji, aby zapewnić wyraźniejszy obraz ich regulacji w komórkach.
Kluczowe cząsteczki, które są badane przez biologów komórek molekularnych, obejmują DNA, kwas dezoksyrybonukleinowy, RNA, kwas rybonukleinowy i białka. DNA jest interesujące, ponieważ jest cząsteczką, która przenosi informację genetyczną komórki, a tym samym organizmu. RNA, które jest blisko spokrewnione z DNA, przenosi informację genetyczną z jądra do reszty komórki. Wreszcie białka są tworzone w oparciu o informację genetyczną znalezioną w DNA. Białka te określają typ i funkcję komórki w oparciu o tworzone enzymy.
W dziedzinie biologii molekularnej stosowane są specyficzne techniki. Techniki te pozwalają biologom komórek molekularnych izolować, charakteryzować i manipulować różnymi cząsteczkami znajdującymi się w komórkach. Przykłady technik stosowanych przez biologów komórek molekularnych obejmują klonowanie ekspresyjne, elektroforezę żelową, Western Blot i Southern Blot. Każda z tych technik ma do odegrania konkretną rolę w umożliwieniu naukowcom badania ważnych molekuł, które stanowią podstawę życia.