Molekulinių ląstelių biologija yra biologijos šaka, kuri yra palyginti nauja sritis, palyginti su kitomis studijų sritimis. Šią sritį tyrinėjantys mokslininkai tiria ląstelėse esančių molekulių struktūrą ir savybes. Ši sritis dažnai yra glaudžiai susijusi su biochemija, kurioje nagrinėjamos biologinių molekulių cheminės reakcijos. Skirtumas tarp biochemijos ir molekulinės biologijos yra tas, kad biochemikai tiria molekules atskirai nuo likusio organizmo, o molekuliniai biologai žiūri į molekulių sąveiką.
Molekulinių ląstelių biologija atsirado XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, kai Warrenas Weaveris sukūrė terminą molekulinė biologija. Remdamasis pažanga tokiose srityse kaip rentgeno kristalografija, Weaveris manė, kad visa biologija patirs didelių pokyčių. Tiesą sakant, biologiją iš esmės galima suskirstyti į dvi grupes – organizmo biologiją ir molekulinę arba ląstelių biologiją. Šis padalijimas pagrįstas tuo, ar organizmai tiriami kaip visuma, ar žiūrima į atskiras ląsteles.
Pagrindinis molekulinių biologų rūpestis yra suprasti, kaip įvairios ląstelės sistemos sąveikauja viena su kita. Kitaip tariant, molekulinė ląstelių biologija yra tyrimas, kaip ląstelės veikia remiantis jose esančiomis molekulėmis. Ląstelėse randamų molekulių sąveika lemia, kokio tipo ląstelė bus suformuota ir kokį vaidmenį ji atliks. Visų pirma, siekiama suprasti procesus, susijusius su ląstelių genetine medžiaga, įskaitant replikaciją, transkripciją ir transliaciją, kad būtų galima susidaryti aiškesnį vaizdą apie jų reguliavimą ląstelėse.
Pagrindinės molekulės, kurias tiria molekulinių ląstelių biologai, yra DNR, dezoksiribonukleino rūgštis, RNR, ribonukleorūgštis ir baltymai. DNR yra įdomi, nes ji yra molekulė, pernešanti ląstelės, taigi ir organizmo, genetinę informaciją. RNR, kuri yra glaudžiai susijusi su DNR, perneša genetinę informaciją iš branduolio į likusią ląstelės dalį. Galiausiai, baltymai sukuriami remiantis genetine informacija, randama DNR. Šie baltymai nustato ląstelės tipą ir funkciją, remdamiesi sukurtais fermentais.
Molekulinių ląstelių biologijos srityje naudojami specifiniai metodai. Šie metodai leidžia molekulinių ląstelių biologams išskirti, apibūdinti ir manipuliuoti įvairiomis ląstelėse randamomis molekulėmis. Molekulinių ląstelių biologų naudojamų metodų pavyzdžiai yra ekspresijos klonavimas, gelio elektroforezė, Western blot ir Southern blot. Kiekvienas iš šių metodų atlieka specifinį vaidmenį, leidžiantį mokslininkams ištirti svarbias molekules, kurios sudaro gyvybės pagrindą.