Die Molekularbiologie ist der Zweig der Biologie, der sich mit den molekularen Grundlagen der biologischen Aktivität befasst. Dieser Bereich überschneidet sich mit anderen Bereichen der Biologie und Chemie, insbesondere mit der Genetik (siehe CRISPR-Cas-Methode (link)) und der Biochemie. Die Molekularbiologie befasst sich in erster Linie mit dem Verständnis und den Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Systemen einer Zelle, einschließlich der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Arten von DNS, RNS und Proteinbiosynthese, sowie mit der Frage, wie diese Wechselwirkungen reguliert werden. William Astbury beschrieb 1961 in „Nature“ die Molekularbiologie nicht so sehr als eine Technik, sondern als einen Ansatz aus der Sicht der so genannten Grundlagenwissenschaften mit dem Leitgedanken, unterhalb der großen Erscheinungsformen der klassischen Biologie nach dem entsprechenden molekularen Plan zu suchen. Sie befasst sich vor allem mit den Formen der biologischen Moleküle und ist überwiegend dreidimensional und strukturell – was aber nicht bedeutet, dass sie nur eine Verfeinerung der Morphologie ist. Sie muss gleichzeitig nach der Entstehung und der Funktion fragen.
Molekularbiologieforscher verwenden spezifische Techniken aus der Molekularbiologie, kombinieren diese aber zunehmend mit Techniken und Ideen aus der Genetik und Biochemie. Es gibt keine klare Grenze zwischen diesen Disziplinen.
Die Biochemie ist die Lehre von den chemischen Stoffen und lebenswichtigen Prozessen, die in lebenden Organismen ablaufen. Biochemiker beschäftigen sich intensiv mit der Rolle, Funktion und Struktur von Biomolekülen. Die Untersuchung der Chemie hinter biologischen Prozessen und die Synthese biologisch aktiver Moleküle sind Beispiele für die Biochemie.
Genetik ist die Lehre von den Auswirkungen genetischer Unterschiede auf Organismen. Häufig lässt sich dies aus dem Fehlen einer normalen Komponente (z. B. eines Gens) ableiten. Die Untersuchung von „Mutanten“ – Organismen, denen eine oder mehrere funktionelle Komponenten im Vergleich zum sogenannten „Wildtyp“ oder normalen Phänotyp fehlen. Genetische Wechselwirkungen (Epistase) können oft die einfache Interpretation solcher „Knock-out“-Studien verwirren.
Die Molekularbiologie befasst sich mit den molekularen Grundlagen der Prozesse Replikation, Transkription, Translation und Zellfunktion. Das zentrale Dogma der Molekularbiologie, wonach genetisches Material in RNS transkribiert und dann in Proteine übersetzt wird, ist zwar ein stark vereinfachtes Bild der Molekularbiologie, bietet aber immer noch einen guten Ausgangspunkt für das Verständnis des Fachs.
Ein Großteil der Arbeit in der Molekularbiologie ist quantitativ, und in jüngster Zeit wurde viel Arbeit an der Schnittstelle von Molekularbiologie und Informatik in der Bioinformatik und Computerbiologie geleistet. Seit Anfang der 2000er Jahre ist die Untersuchung der Genstruktur und -funktion, die Molekulargenetik, eines der wichtigsten Teilgebiete der Molekularbiologie.
Immer mehr andere Bereiche der Biologie konzentrieren sich auf Moleküle, indem sie entweder direkt ihre Interaktionen untersuchen, wie in der Zellbiologie und der Entwicklungsbiologie, oder indirekt, indem die Techniken der Molekularbiologie genutzt werden, um auf historische Merkmale von Populationen oder Arten zu schließen, wie in Bereichen der Evolutionsbiologie wie der Populationsgenetik und Phylogenetik. Auch in der Biophysik gibt es eine lange Tradition der Untersuchung von Biomolekülen „von Grund auf“.