Молекулярная биология представляет собой комплекс биологических наук, которые исследуют механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции сложных высокомолекулярных соединений, входящих в состав клетки: нерегулярных биополимеров (белков и нуклеиновых кислот).
Важнейшей отличительной чертой молекулярной биологии является исследование жизненных явлений на неживых объектах.
Молекулярная биология возникла как биохимия нуклеиновых кислот. После этого она получила собственные методы исследования в результате технологических достижений, поэтому в настоящее время она отличается от биохимии. Современная молекулярная биология применяет методы генной инженерии, искусственной экспрессии и нокаута генов, клонирования.
С генетикой молекулярную биологию значительно сближает то, что материальным носителем генетической информации является молекула ДНК. Молекулярная генетика является одновременно разделом генетики и молекулярной биологии.
Значение молекулярной биологии для науки и практики возрастает с каждым годом. Её достижения используются в получении ценных сельскохозяйственных продуктов, новых организмов с заданными признаками. Но особенно большие возможности молекулярная биология открывает перед медициной, поскольку с её помощью стали возможными новые методы диагностики и лечения различных заболеваний человека (наследственных, раковых, сердечно-сосудистых, вирусных и паразитных инфекций, нервных и умственных расстройств).
Официальной датой рождения молекулярной биологии считается апрель 1953 года, когда в английском журнале «Nature» появилась статья Джеймса Д. Уотсона и Фрэнсиса Крика с предложением пространственной конфигурации молекулы ДНК.
К этому важному открытию привели долгие годы исследований в области биохимии и генетики бактерий и вирусов. В дальнейшем изучение трансформации бактерий привело к очистке болезнетворных агентов, которыми, вопреки ожиданиям, оказались не белковые структуры, а нуклеиновые кислоты. Сама по себе нуклеиновая кислота не опасна, она лишь переносит гены, определяющие патогенность и другие свойства микроорганизмов.
В середине двадцатого века было установлено, что для бактерий характерен примитивный половой процесс, при котором происходит обмен внехромосомными молекулами ДКН. Открытие плазмид стало основой плазмидной технологии, которая была необходима в молекулярной биологии.
Другим важным аспектом для методологических основ молекулярной биологии стало обнаружение бактериофагов и вирусов бактерий в начале двадцатого века. Установлено, что фаги способны к переносу биологического материала из одной клетки бактерий в другую.
Последующее развитие молекулярной биологии было связано как совершенствованием её методологии, в частности, разработкой методов определения нуклеотидной последовательности ДНК (У. Гилберт и Ф. Сенгер, Нобелевская премия по химии 1980 года), так и с инновационными открытиями в сфере исследований строения и функционирования генов.
В начале двадцать первого века были получены сведения о первичной структуре всей ДНК человека и многих других организмов, которые наиболее важны для научных исследований, медицины и сельского хозяйства, что стало причиной появления инновационных биологических направлений: биоинформатики
В результате многочисленных отечественных и зарубежных публикаций в 1960-х гг. были введены принципиально важные для молекулярной биологии и молекулярной генетики термины «оперон» и «структурный ген».
В 1973 г. в печати появилась информация об успешном переносе генов из одного организма в другой, т. е. фактически о технологии рекомбинантной ДНК, давшей начало генетической инженерии.
В 1980 г. Верховный суд США постановил, что эксперименты в области молекулярной биологии и генетической инженерии могут быть запатентованы.
Спустя десятилетие - в 1990 г. - произошли два принципиально важных события:
С начала текущего столетия в медицине стали успешно применять такие результаты молекулярной биологии, как рекомбинантные белки и вторичные метаболиты микроорганизмов и растений.
Достижения молекулярной биологии и генной инженерии этого времени дали возможность составлять генетические карты бактерий, вирусов, дрожжевых грибков, одноклеточных и многоклеточных растений и животных.
К настоящему времени с помощью методов молекулярной биологии уже получено множество ценных продуктов, нашедших своё применение в жизни человека. Вместе с тем продолжается дальнейший прогресс исследований в области молекулярной биологии. Учёные всего мира делают свои прогнозы, говоря о будущей пользе проектов, связанных с молекулярной биологией.
Вот важнейшие из них:
По данным учёных, благодаря работам в области молекулярной биологии уже в ближайшее время на рынке появится ценная продукция: новые азотфиксирующие растения; микроорганизмы для переработки отходов заменителей нефтехимикатов, загрязняющих окружающую среду; продукты генной терапии. Наиболее широко внедрить результаты биотехнологических открытий в ближайшее десятилетие планируется в области сельского хозяйства и фармацевтической промышленности.
Несмотря на многочисленные перспективы биотехнологии, нельзя не упомянуть о проблемах, возникающих при использовании результатов лабораторных исследований на практике.
Наконец, нельзя забывать о человеческом факторе: необходима качественная подготовка новых специалистов в области молекулярной биологии.