Moleculaire biologie is de tak van de biologie die de moleculaire basis van biologische activiteit bestudeert.
Levende dingen bestaan net als niet-levende dingen uit chemicaliën, dus een moleculair bioloog bestudeert hoe moleculen in levende organismen met elkaar samenwerken om de functies van het leven uit te voeren.
Moleculair biologen voeren experimenten uit om de structuur, functie, verwerking, regulering en evolutie van biologische moleculen en hun interacties
met elkaar te onderzoeken – en verschaffen zo op microniveau inzicht in hoe het leven werkt.
Hoewel er vele soorten moleculen in elk levend wezen zijn, concentreren de meeste moleculair biologen zich op genen en eiwitten. Eiwitten vervullen een enorme verscheidenheid aan functies binnen levende cellen en genen bevatten de informatie die nodig is om meer eiwitten te maken.
De complexe relatie van genen & Eiwitten
Genen zijn segmenten van informatie opgeslagen op gigantische nucleïnezuurmoleculen en eiwitten zijn moleculen op zichzelf, waardoor deze beide stoffen (en de relatie tussen hen), buitengewoon belangrijk zijn om te bestuderen.
Moleculair biologen werken aan het identificeren en begrijpen van de onderdelen van biologische paden. Eiwitten kunnen:
- Reguleren en elkaar beïnvloeden
- Responderen op signalen van genen
- Responderen op signalen van buiten een cel
De lange keten van deze interacties is wat veel moleculaire biologen proberen volledig te documenteren. Elke stap in een functionele route is iets dat een ziekte kan verstoren of waarop een geneesmiddel zich kan richten. Inzicht in de rol van elk van deze moleculen is belangrijk om meer complexe aspecten van het leven en werken van organismen te begrijpen.
Moleculair biologen kunnen ook proberen te begrijpen hoe de structuur van een molecuul, met inbegrip van details zoals de plaats en vorm van actieve sites op een eiwit, beïnvloedt hoe een molecuul functioneert. Het verzamelen van deze informatie levert niet alleen basiskennis op over hoe de biologie werkt, maar helpt ook andere wetenschappers die deze biologie willen manipuleren, bij hun inspanningen. Tot die wetenschappers behoren ontwerpers van geneesmiddelen en genetische ingenieurs.
De verschillen in Moleculaire Biologie, Biochemie & Genetica
Moleculaire biologie heeft veel gemeen met twee verwante wetenschappen: de biochemie en de genetica. Deze drie wetenschappen houden zich alle bezig met de details van de werking van organismen op moleculair niveau. Maar elk richt zich op een ander gebied en heeft verschillende toepassingen.
Biochemie
Biochemie besteedt vaak meer aandacht aan andere moleculen dan eiwitten. Zij richt zich ook op nucleïnezuren en op chemische effecten die optreden wanneer grotere hoeveelheden van een stof aanwezig zijn, zoals de effecten van gif. Bovendien maakt de biochemie gebruik van veel methoden die gebaseerd zijn op onderzoek in de organische chemie.
Genetica
Genetica richt zich specifiek op erfelijke eigenschappen en hoe veranderingen in de genetische code van invloed zijn op een organisme. Deze focus op erfelijkheid betekent dat genetica vaak het best bestudeerd kan worden op populatieniveau, waardoor het een veel grootschaliger gebied is dan moleculaire biologie.
Elk van deze drie gebieden overlapt en beïnvloedt de andere. Met name de genetica heeft veel gemeen met de moleculaire biologie, vooral wat betreft de rol van RNA. RNA kan zowel informatie opslaan zoals DNA als actieve functies uitvoeren zoals een eiwit.
Moleculaire Biologie Laboratoriummethoden
Moleculaire biologie is misschien wel het meest bekend om zijn onderscheidende reeks laboratoriummethoden. Moleculaire biologen maken uitgebreid gebruik van:
- Moleculair klonen
- Polymerase
- Kettingreactie
- Gelelektroforese
- Blotting
Deze technieken vergemakkelijken het verzamelen, isoleren en kwantificeren van moleculen van belang.
Bestudering van de structuur van eiwitten en nucleïnezuren heeft baat bij een andere reeks technieken, zoals röntgen-kristallografie. Veel moleculair biologen maken bij hun werk uitgebreid gebruik van computermodellering. Moderne technieken, met name die welke voor de genetica zijn ontwikkeld, veranderen ook het verloop van het moleculair-biologisch onderzoek.
Moleculaire biologie is een groot en groeiend gebied, waarvan het belang nog niet ten volle is ingezien. Er zullen nog veel meer vorderingen in de geneeskunde, de ecologie en andere gebieden voortkomen uit moleculair biologisch onderzoek, naarmate deze wetenschap blijft groeien en vooruitgaan.