Die molekulare Zellbiologie ist ein im Vergleich zu anderen Studienrichtungen relativ neues Gebiet der Biologie. Wissenschaftler, die dieses Gebiet untersuchen, untersuchen die Struktur und Eigenschaften von Molekülen, die in Zellen vorkommen. Dieses Gebiet ist oft eng mit der Biochemie verbunden, in der die chemischen Reaktionen biologischer Moleküle untersucht werden. Der Unterschied zwischen Biochemie und Molekularbiologie besteht darin, dass Biochemiker Moleküle getrennt vom Rest des Organismus untersuchen, während Molekularbiologen die Wechselwirkungen von Molekülen untersuchen.
Die molekulare Zellbiologie stammt aus den 1930er Jahren, als Warren Weaver den Begriff Molekularbiologie prägte. Aufgrund von Fortschritten auf Gebieten wie der Röntgenkristallographie war Weaver der Ansicht, dass die Biologie als Ganzes große Veränderungen durchmachen würde. Tatsächlich lässt sich die Biologie grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen – die Organismenbiologie und die Molekular- oder Zellbiologie. Diese Aufteilung basiert darauf, ob Organismen als Ganzes untersucht werden oder ob einzelne Zellen betrachtet werden.
Das Hauptanliegen der Molekularbiologen ist es zu verstehen, wie die verschiedenen Systeme der Zelle miteinander interagieren. Mit anderen Worten, molekulare Zellbiologie ist die Untersuchung der Funktionsweise von Zellen auf der Grundlage der in ihnen enthaltenen Moleküle. Welche Art von Zelle gebildet wird und welche Rolle sie spielen soll, hängt von der Interaktion von Molekülen innerhalb von Zellen ab. Insbesondere sollen die Prozesse, die mit dem genetischen Material von Zellen involviert sind, einschließlich Replikation, Transkription und Translation, verstanden werden, um ein klareres Bild ihrer Regulation innerhalb von Zellen zu liefern.
Zu den Schlüsselmolekülen, die von Molekularzellbiologen untersucht werden, gehören DNA, Desoxyribonukleinsäure, RNA, Ribonukleinsäure und Proteine. Die DNA ist von Interesse, da sie das Molekül ist, das die Erbinformation der Zelle und damit des Organismus trägt. RNA, die eng mit der DNA verwandt ist, trägt die genetische Information vom Zellkern in den Rest der Zelle. Schließlich werden Proteine basierend auf der genetischen Information in der DNA hergestellt. Diese Proteine bestimmen den Zelltyp und die Funktion anhand der erzeugten Enzyme.
Spezifische Techniken werden im Bereich der molekularen Zellbiologie verwendet. Diese Techniken ermöglichen es Molekularzellbiologen, die verschiedenen in Zellen gefundenen Moleküle zu isolieren, zu charakterisieren und zu manipulieren. Beispiele für Techniken, die von Molekularzellbiologen verwendet werden, umfassen Expressionsklonierung, Gelelektrophorese, Western Blot und Southern Blot. Jede dieser Techniken spielt eine spezifische Rolle, damit Wissenschaftler die wichtigen Moleküle untersuchen können, die die Grundlage des Lebens bilden.