A Biologia Molecular é o estudo da Biologia em nível molecular, com especial foco no estudo da estrutura e função do material genético e seus produtos de expressão, as proteínas. Mais concretamente, a Biologia Molecular investiga as interações entre os diversos sistemas celulares, incluindo a relação entre DNA, RNA e síntese protéica. É um campo de estudo alargado, que abrange outras áreas da Biologia e da Química, em especial Genética e Bioquímica.


Relação com outras ciências biológicas de nível molecular
Na Biologia Molecular são freqüentemente combinadas técnicas e idéias provindas da Genética, Bioquímica e Biofísica (veja a secção “Técnicas em Biologia Molecular”, mais abaixo). Não existindo distinções muito definidas entre as disciplinas mencionadas, pode-se considerar a Biologia Molecular na interface entre a Bioquímica e a Genética, como mostra o esquema abaixo.


Esquema correlacionando a Biologia Molecular como uma disciplina na interface da Bioquímica e da Genética. A Bioquímica define-se, de uma forma geral, como o estudo das reações químicas em organismos vivos; a Genética ocupa-se especificamente do estudo das conseqüências de diferenças no material genético nos organismos. A Biologia Molecular ocupa então um espaço próprio mas relacionando conhecimentos dos dois campos, ao investigar os mecanismos de replicação, transcrição e tradução do material genético.

Muita da investigação em Biologia Molecular é quantitativa; recentemente, muitos trabalhos têm sido feitos recorrendo-se à Bioinformática e Biologia Computacional, e estes recursos tornaram o estudo da estrutura e função de genes, ou Genética Molecular, num dos campos mais proeminentes em Biologia Molecular.


Técnicas em Biologia Molecular
Muito do trabalho feito no âmbito da Biologia Molecular relaciona-se com a obtenção, identificação e caracterização de genes. Assim sendo, diversas técnicas têm sido desenvolvidas:


Reação em cadeia da polimerase
Ver artigo principal: PCR.
A reacção em cadeia de polimerase, ou PCR, é uma técnica de grande versatilidade que permite obter múltiplas cópias de um segmento de DNA. Resumidamente, o PCR permite que uma sequência de DNA seja copiada milhões de vezes, com ou sem introduzir especificamente alterações pretendidas nessa sequência. O PCR é usado para introduzir locais de restrição, para introduzir mutações pontuais ou para identificar um fragmento particular de DNA numa biblioteca de cDNA.


Electroforese em gel
Ver artigo principal: electroforese em gel.
A electroforese em gel é uma das principais ferramentas de trabalho em Biologia Molecular. Em geral, DNA, RNA e proteínas podem ser separados segundo o seu tamanho numa matriz usando um campo eléctrico aplicado. Na electroforese em gel de agarose, o DNA ou o RNA é separado fazendo a amostra migrar através de um gel de agarose. As proteínas são normalmente separadas segundo o seu tamanho usando electroforese em gel de acrilamida; também podem ser separadas segundo a sua carga eléctrica usando focagem isoeléctrica.


Southern blot
Ver artigo principal: Southern blot.
O Southern blot é uma técnica que permite obter informação sobre a massa molecular e a quantidade relativa de uma determinada seqüência de DNA. A técnica, desenvolvida por Edwin Southern, é uma combinação de electroforese em gel do DNA (este é freqüentemente fragmentado por enzimas de restrição antes de fazer o Southern), transferência deste para uma membrana e hibridização com uma sonda marcada (radioactiva ou fluorescente). Após a hibridização, a membrana é lavada para remover sonda não ligada a DNA e obtém-se uma imagem através de autoradiografia ou autofluorescência. A imagem obtida dá a(s) localização(ões) do DNA que liga a sonda, com a intensidade do sinal dando uma medida relativa da quantidade de DNA que hibridiza.


Northern blot
Ver artigo principal: Northern blot.
O Northern blot estuda o perfil de expressão de RNA mensageiro, onde, quando e quanto de determinado RNA mensageiro (correspondente à expressão de um determinado gene) está presente numa dada amostra. É uma das formas mais simples de determinar em que altura certos genes estão a ser expressos em sistemas vivos. Neste processo, o RNA é separado numa electroforese em gel, transferido para uma membrana e detectado de forma similar ao DNA no Southern blot.


Western blot
Ver artigo principal: Western blot.
O Western blot usa o mesmo princípio do Southern blot e do Northern blot mas é aplicado a proteínas. Estas são separadas usando electroforese em gel de poliacrilamida, na presença do detergente dodecilo sulfato de sódio (SDS).