A molekuláris biológia a biológia azon ága, amely a biológiai tevékenység molekuláris alapjait tanulmányozza.
Az élő dolgok éppúgy vegyi anyagokból állnak, mint az élettelen dolgok, ezért a molekuláris biológus azt vizsgálja, hogy az élő szervezetekben a molekulák hogyan lépnek kölcsönhatásba egymással az élet funkcióinak ellátása érdekében.
A molekuláris biológusok kísérleteket végeznek a biológiai molekulák szerkezetének, működésének, feldolgozásának, szabályozásának és evolúciójának, valamint egymás közötti kölcsönhatásaiknak
vizsgálatára – mikroszintű betekintést nyújtva az élet működésébe.
Bár minden élőlényben sokféle molekula van, a legtöbb molekuláris biológus a génekre és a fehérjékre összpontosít. A fehérjék az élő sejtekben a funkciók hatalmas sokféleségét látják el, a gének pedig a további fehérjék előállításához szükséges információkat tartalmazzák.
A gének összetett kapcsolata & Fehérjék
A gének gigantikus nukleinsavmolekulákon tárolt információrészletek, a fehérjék pedig önálló molekulák, így mindkét anyag (és a köztük lévő kapcsolat) tanulmányozása rendkívül fontos.
A molekuláris biológusok a biológiai útvonalak részeinek azonosításán és megértésén dolgoznak. A fehérjék képesek:
- Regulálni és befolyásolni egymást
- Válaszolni a génekből érkező jelekre
- Válaszolni a sejten kívülről érkező jelekre
Ezeknek a kölcsönhatásoknak a hosszú láncolata az, amit sok molekuláris biológus igyekszik teljesen dokumentálni. Egy funkcionális útvonal minden egyes lépése olyasvalami, amit egy betegség megzavarhat, vagy amit egy gyógyszer megcélozhat. Az egyes ilyen molekulák szerepének megértése fontos az organizmusok életének és működésének összetettebb aspektusainak megértéséhez.
A molekuláris biológusok arra is törekedhetnek, hogy megértsék, hogyan befolyásolja egy molekula működését a molekula szerkezete, beleértve az olyan részleteket, mint a fehérje aktív helyeinek elhelyezkedése és alakja. Ezen információk összegyűjtése nem csak alapvető ismereteket nyújt a biológia működéséről, hanem segíti a biológia manipulálására törekvő más tudósok erőfeszítéseit is. Ezek a tudósok közé tartoznak a gyógyszertervezők és a génmérnökök.
A molekuláris biológia és a biokémia & genetika
A molekuláris biológiának sok közös vonása van két rokon tudományággal: a biokémiával és a genetikával. A három tudomány mindegyike a szervezetek molekuláris szintű működésének részleteivel foglalkozik. Mindegyik azonban más-más területre összpontosít, és más-más alkalmazásuk van.
Biokémia
A biokémia gyakran nagyobb figyelmet szentel a fehérjéktől eltérő molekuláknak. A nukleinsavakra és azokra a kémiai hatásokra is összpontosít, amelyek egy anyag nagyobb mennyiségének jelenlétében következnek be, mint például a mérgek hatása. Emellett a biokémia számos, a szerves kémiai kutatásokon alapuló módszert használ.
Genetika
A genetika kifejezetten az öröklődő tulajdonságokra összpontosít, és arra, hogy a genetikai kódban bekövetkező változások hogyan hatnak egy szervezetre. Ez az öröklődésre való összpontosítás azt jelenti, hogy a genetikát gyakran a populáció szintjén lehet a legjobban tanulmányozni, így ez egy sokkal nagyobb léptékű terület, mint a molekuláris biológia.
A három terület mindegyike átfedi és befolyásolja a többit. A genetika különösen sok közös vonása van a molekuláris biológiával, különösen az RNS szerepét illetően. Az RNS egyszerre képes információt tárolni, mint a DNS, és aktív funkciókat ellátni, mint egy fehérje.
Molekuláris biológiai laboratóriumi módszerek
A molekuláris biológia talán a laboratóriumi módszerek jellegzetes készletéről a leghíresebb. A molekuláris biológusok széles körben használják:
- Molekuláris klónozás
- Polimeráz
- Láncreakció
- Gélelektroforézis
- Blotting
Ezek a technikák megkönnyítik az érdekes molekulák összegyűjtését, izolálását és számszerűsítését.
A fehérjék és nukleinsavak szerkezetének tanulmányozásához más technikák, például a röntgenkrisztallográfia nyújt segítséget. Sok molekuláris biológus széles körben alkalmazza munkája során a számítógépes modellezést. A modern technikák, különösen a genetika számára kifejlesztettek, szintén megváltoztatják a molekuláris biológiai kutatások menetét.
A molekuláris biológia nagy és növekvő terület, amelynek jelentőségét még nem ismerték fel teljesen. Az orvostudomány, az ökológia és más területek terén még sok előrelépés fog születni a molekuláris biológiai kutatásból, ahogy ez a tudomány tovább növekszik és fejlődik.