La biologia molecolare è un campo della biologia che esamina il meccanismo molecolare della vita. Il campo è stato fondato all’inizio degli anni ‘1930, anche se la frase è stata utilizzata solo nel 1938 e il campo non è decollato fino alla fine degli anni ’50 e all’inizio degli anni ’60. Da allora, i progressi nel campo sono stati enormi. Il campo è iniziato con la cristallografia a raggi X di varie importanti molecole biologiche. Ora, i database di cristallografia memorizzano la struttura molecolare di decine di migliaia di queste molecole. La comprensione di queste proteine ci aiuta a capire come funziona il corpo e come risolverlo quando si rompe.
La biologia molecolare veramente moderna è emersa con la scoperta della struttura del DNA negli anni ‘1960 e i concomitanti progressi della biochimica e della genetica. La biologia molecolare è una delle tre scienze biologiche primarie su scala molecolare, le altre sono la biochimica e la genetica. Non c’è una chiara divisione tra i tre, ma hanno domini generali.
In generale, la biochimica esamina la funzione delle proteine all’interno del corpo, la genetica esamina il modo in cui i geni vengono ereditati e propagati e la biologia molecolare esamina il processo di replicazione, trascrizione e traduzione dei geni. La biologia molecolare ha alcune somiglianze superficiali con l’informatica, perché i geni possono essere visti come un codice discreto, sebbene le proteine per cui codificano e le loro successive interazioni possano essere altamente non lineari.
L’idea più importante nella biologia molecolare è il cosiddetto “dogma centrale” della biologia molecolare, che afferma che il flusso di informazioni negli organismi segue una strada a senso unico: i geni vengono trascritti nell’RNA e l’RNA viene tradotto in proteine. Sebbene generalmente corretto, il “dogma centrale” non è così assoluto o certo come suggerisce il nome. In alcuni casi, il flusso di informazioni può invertirsi, poiché l’ambiente proteico può influenzare quali geni vengono trascritti nell’RNA e quale RNA viene tradotto in proteine. Il quadro generale, tuttavia, regge, come se le proteine avessero un’influenza eccessiva sui geni che le codificano, il corpo sarebbe nel caos.
Una delle aree di indagine più basilari della biologia molecolare è l’uso della clonazione dell’espressione per vedere quali proteine vengono create da quali geni. La clonazione dell’espressione comporta la clonazione di un segmento di DNA che codifica per una proteina di interesse, l’attacco del DNA a un vettore plasmidico, quindi l’introduzione del vettore in un’altra pianta o animale. Il modo in cui viene espresso il DNA trasferito fornisce preziose informazioni sul suo ruolo nell’organismo. Questo ci permette di imparare cosa fanno i geni. Senza questa conoscenza, gran parte della genetica, come la nostra conoscenza del genoma umano, sarebbe inutile.
Ci sono molte altre linee di indagine in biologia molecolare. Il campo è incredibilmente vasto. Le informazioni presentate sopra, tuttavia, servono come introduzione.