Was ist Molekularbiologie?
Molekularbiologie ist ein Gebiet der Biologie, das sich mit der molekularen Maschinerie des Lebens befasst. Das Feld wurde in den frühen 1930er Jahren gegründet, obwohl die Phrase erst 1938 verwendet wurde und das Feld erst in den späten 50er und frühen 60er Jahren abnahm. Seitdem sind enorme Fortschritte auf dem Gebiet zu verzeichnen. Das Feld begann mit der Röntgenkristallographie verschiedener wichtiger biologischer Moleküle. Jetzt speichern Kristallographie-Datenbanken die Molekülstruktur von Zehntausenden dieser Moleküle. Das Verständnis dieser beiden Proteine hilft uns zu verstehen, wie der Körper funktioniert und wie er repariert werden kann, wenn er zusammenbricht.
Wirklich moderne Molekularbiologie entstand mit der Aufdeckung der DNA-Struktur in den 1960er Jahren und den damit einhergehenden Fortschritten in der Biochemie und Genetik. Die Molekularbiologie ist eine von drei primären biologischen Wissenschaften auf molekularer Ebene, die anderen sind Biochemie und Genetik. Es gibt keine klare Trennung zwischen den drei, aber sie haben allgemeine Domänen.
Allgemein gesagt, befasst sich die Biochemie mit der Funktion von Proteinen im Körper, die Genetik mit der Vererbung und Vermehrung von Genen und die Molekularbiologie mit dem Prozess der Replikation, Transkription und Translation von Genen. Die Molekularbiologie weist einige Oberflächenähnlichkeiten mit der Informatik auf, da Gene als diskreter Code betrachtet werden können, obwohl die Proteine, für die sie codieren, und ihre nachfolgenden Wechselwirkungen in hohem Maße nichtlinear sein können.
Die wichtigste Idee in der Molekularbiologie ist das sogenannte "zentrale Dogma" der Molekularbiologie, das besagt, dass der Informationsfluss in Organismen einer Einbahnstraße folgt - Gene werden in RNA transkribiert und RNA wird in Proteine übersetzt. Obwohl im Allgemeinen korrekt, ist das "zentrale Dogma" nicht so absolut oder sicher, wie sein Name andeutet. In einigen Fällen kann sich der Informationsfluss umkehren, da die Proteinumgebung beeinflussen kann, welche Gene in RNA transkribiert werden und welche RNA in Proteine übersetzt wird. Das Gesamtbild ist jedoch so, als ob Proteine einen zu großen Einfluss auf die für sie kodierenden Gene hätten, der Körper wäre im Chaos.
Eines der grundlegendsten Forschungsgebiete in der Molekularbiologie ist die Verwendung des Expressionsklonierens, um zu sehen, welche Proteine von welchen Genen erzeugt werden. Das Expressionsklonieren umfasst das Klonieren eines DNA-Segments, das für ein interessierendes Protein kodiert, das Anheften der DNA an einen Plasmidvektor und das anschließende Einführen des Vektors in eine andere Pflanze oder ein anderes Tier. Die Art und Weise, wie die übertragene DNA exprimiert wird, gibt wertvolle Einblicke in ihre Rolle im Organismus. Dadurch können wir lernen, was Gene tun. Ohne dieses Wissen wäre ein Großteil der Genetik, wie beispielsweise unser Wissen über das menschliche Genom, nutzlos.
Es gibt viele andere Fragestellungen in der Molekularbiologie. Das Feld ist umwerfend groß. Die oben dargestellten Informationen dienen jedoch als Einführung.