Molekularbiologie ist der Zweig der Biologie, der die molekularen Grundlagen biologischer Aktivitäten untersucht.
Lebewesen bestehen aus chemischen Stoffen, ebenso wie Nicht-Lebewesen, daher untersucht ein Molekularbiologe, wie Moleküle in lebenden Organismen miteinander interagieren, um die Funktionen des Lebens zu erfüllen.
Molekularbiologen führen Experimente durch, um die Struktur, die Funktion, die Verarbeitung, die Regulierung und die Entwicklung biologischer Moleküle und ihre Wechselwirkungen
miteinander zu erforschen, und geben so Einblicke in die Funktionsweise des Lebens auf Mikroebene.
Obwohl es in jedem Lebewesen viele Arten von Molekülen gibt, konzentrieren sich die meisten Molekularbiologen auf Gene und Proteine. Proteine erfüllen eine große Vielfalt von Funktionen in lebenden Zellen, und Gene enthalten die Informationen, die für die Herstellung weiterer Proteine erforderlich sind.
Die komplexe Beziehung von Genen & Proteinen
Gene sind Informationsabschnitte, die auf gigantischen Nukleinsäuremolekülen gespeichert sind, und Proteine sind eigenständige Moleküle, so dass diese beiden Substanzen (und die Beziehung zwischen ihnen) außerordentlich wichtig sind. Proteine können:
- sich gegenseitig regulieren und beeinflussen
- auf Signale von Genen reagieren
- auf Signale von außerhalb einer Zelle reagieren
Die lange Kette dieser Interaktionen ist das, was viele Molekularbiologen vollständig zu dokumentieren versuchen. Jeder Schritt in einem Funktionsweg ist etwas, das durch eine Krankheit gestört werden kann oder gegen das ein Medikament gerichtet werden kann. Die Rolle jedes dieser Moleküle zu verstehen, ist wichtig, um komplexere Aspekte des Lebens und der Funktionsweise von Organismen zu verstehen.
Molekularbiologen können auch versuchen zu verstehen, wie die Struktur eines Moleküls, einschließlich Details wie die Lage und Form aktiver Stellen auf einem Protein, die Funktionsweise eines Moleküls beeinflussen. Das Sammeln dieser Informationen liefert nicht nur grundlegende Kenntnisse darüber, wie die Biologie funktioniert, sondern hilft auch anderen Wissenschaftlern, die versuchen, diese Biologie zu manipulieren. Zu diesen Wissenschaftlern gehören Arzneimittelentwickler und Gentechniker.
Die Unterschiede zwischen Molekularbiologie, Biochemie &Genetik
Die Molekularbiologie hat viel mit zwei verwandten Wissenschaften gemeinsam: Biochemie und Genetik. Alle drei Wissenschaften befassen sich mit den Details, wie Organismen auf molekularer Ebene funktionieren. Allerdings konzentriert sich jede von ihnen auf einen anderen Bereich und hat unterschiedliche Anwendungen.
Biochemie
Die Biochemie widmet ihre Aufmerksamkeit häufig anderen Molekülen als Proteinen. Sie beschäftigt sich auch mit Nukleinsäuren und mit chemischen Effekten, die auftreten, wenn größere Mengen einer Substanz vorhanden sind, wie zum Beispiel die Wirkung von Giften. Außerdem verwendet die Biochemie viele Methoden aus der organischen Chemie.
Genetik
Die Genetik konzentriert sich speziell auf vererbbare Merkmale und darauf, wie sich Veränderungen im genetischen Code auf einen Organismus auswirken. Dieser Schwerpunkt auf der Vererbbarkeit bedeutet, dass die Genetik oft am besten auf Populationsebene untersucht wird, was sie zu einem viel größeren Bereich als die Molekularbiologie macht.
Jeder dieser drei Bereiche überschneidet sich und beeinflusst die anderen. Insbesondere die Genetik hat viel mit der Molekularbiologie gemeinsam, vor allem im Hinblick auf die Rolle der RNA. RNA kann sowohl Informationen wie die DNA speichern als auch aktive Funktionen wie ein Protein ausführen.
Molekularbiologische Labormethoden
Die Molekularbiologie ist vielleicht am berühmtesten für ihre ausgeprägte Reihe von Labormethoden. Molekularbiologen machen ausgiebig Gebrauch von:
- Molekulares Klonen
- Polymerase
- Kettenreaktion
- Gelelektrophorese
- Blotting
Diese Techniken erleichtern das Sammeln, Isolieren und Quantifizieren von Molekülen von Interesse.
Die Untersuchung der Struktur von Proteinen und Nukleinsäuren wird durch andere Techniken wie die Röntgenkristallographie erleichtert. Viele Molekularbiologen machen bei ihrer Arbeit ausgiebig Gebrauch von der Computermodellierung. Moderne Techniken, insbesondere solche, die für die Genetik entwickelt wurden, verändern auch den Verlauf der molekularbiologischen Forschung.
Die Molekularbiologie ist ein großes und wachsendes Gebiet, dessen Bedeutung noch nicht vollständig erkannt wurde. Viele weitere Fortschritte in der Medizin, der Ökologie und anderen Bereichen werden sich aus der molekularbiologischen Forschung ergeben, wenn diese Wissenschaft weiter wächst und Fortschritte macht.