Molekulinė biologija yra biologijos sritis, nagrinėjanti molekulinę gyvybės mašiną. Laukas buvo įkurtas 1930-ųjų pradžioje, nors ši frazė buvo naudojama tik 1938 m., o laukas išpopuliarėjo tik šeštojo dešimtmečio pabaigoje ir septintojo dešimtmečio pradžioje. Nuo to laiko pažanga šioje srityje buvo didžiulė. Ši sritis prasidėjo nuo įvairių svarbių biologinių molekulių rentgeno kristalografijos. Dabar kristalografijos duomenų bazėse saugoma dešimčių tūkstančių šių molekulių molekulinė struktūra. Šių baltymų supratimas padeda mums suprasti, kaip veikia kūnas ir kaip jį sutvarkyti, kai jis suyra.
Tikrai moderni molekulinė biologija atsirado septintajame dešimtmetyje atskleidus DNR struktūrą ir kartu žengiant į priekį biochemijos ir genetikos srityse. Molekulinė biologija yra vienas iš trijų pirminių molekulinio masto biologijos mokslų, kiti yra biochemija ir genetika. Nėra aiškaus atskyrimo tarp šių trijų, tačiau jie turi bendrąsias sritis.
Apskritai, biochemija nagrinėja baltymų funkciją organizme, genetika – kaip genai yra paveldimi ir dauginami, o molekulinė biologija – į genų replikacijos, transkripcijos ir vertimo procesą. Molekulinė biologija turi tam tikrų paviršiaus panašumų su kompiuterių mokslu, nes į genus galima žiūrėti kaip į atskirą kodą, nors baltymai, kuriuos jie koduoja, ir vėlesnė jų sąveika gali būti labai netiesiniai.
Svarbiausia molekulinės biologijos idėja yra vadinamoji „centrinė molekulinės biologijos dogma“, teigianti, kad informacijos srautas organizmuose vyksta vienpuse gatve – genai transkribuojami į RNR, o RNR paverčiama baltymais. Nors iš esmės teisinga, „centrinė dogma“ nėra tokia absoliuti ar tikra, kaip rodo jos pavadinimas. Kai kuriais atvejais informacijos srautas gali apsisukti, nes baltymų aplinka gali turėti įtakos, kurie genai yra transkribuojami į RNR, o kurie RNR paverčiami baltymais. Tačiau platus vaizdas yra toks: jei baltymai per daug įtakotų juos koduojančius genus, organizme būtų chaosas.
Viena iš pagrindinių molekulinės biologijos tyrimų sričių yra ekspresijos klonavimas, siekiant išsiaiškinti, kuriuos baltymus sukuria kokie genai. Ekspresinis klonavimas apima DNR segmento, koduojančio dominantį baltymą, klonavimą, DNR prijungimą prie plazmidės vektoriaus, tada vektoriaus įvedimą į kitą augalą ar gyvūną. Perduotos DNR ekspresijos būdas suteikia vertingų įžvalgų apie jos vaidmenį organizme. Tai leidžia mums sužinoti, ką daro genai. Be šių žinių didelė dalis genetikos, pavyzdžiui, mūsų žinios apie žmogaus genomą, būtų nenaudingos.
Molekulinėje biologijoje yra daug kitų tyrimų krypčių. Laukas yra neįtikėtinai didžiulis. Tačiau aukščiau pateikta informacija yra įvadas.