Molekulaarrakubioloogia on bioloogia haru, mis on teiste õppevaldkondadega võrreldes suhteliselt uus valdkond. Seda valdkonda uurivad teadlased uurivad rakkudes leiduvate molekulide struktuuri ja omadusi. See valdkond on sageli tihedalt seotud biokeemiaga, milles vaadeldakse bioloogiliste molekulide keemilisi reaktsioone. Biokeemia ja molekulaarbioloogia erinevus seisneb selles, et biokeemikud uurivad molekule ülejäänud organismist eraldi, molekulaarbioloogid aga molekulide koostoimeid.
Molekulaarrakubioloogia pärineb 1930. aastatest, mil Warren Weaver võttis kasutusele termini molekulaarbioloogia. Tuginedes edusammudele sellistes valdkondades nagu röntgenkristallograafia, leidis Weaver, et bioloogias tervikuna on ees ootamas suured muutused. Tegelikult võib bioloogia põhimõtteliselt jagada kahte rühma – organismibioloogia ja molekulaar- või rakubioloogia. See jaotus põhineb sellel, kas organisme uuritakse tervikuna või üksikuid rakke.
Molekulaarbioloogide peamine mure on mõista, kuidas raku erinevad süsteemid üksteisega suhtlevad. Teisisõnu, molekulaarrakubioloogia uurib, kuidas rakud nendes leiduvate molekulide põhjal töötavad. Rakkudes leiduvate molekulide vastastikmõju määrab, millist tüüpi rakud moodustuvad ja millist rolli see mängib. Eelkõige püütakse mõista rakkude geneetilise materjaliga seotud protsesse, sealhulgas replikatsiooni, transkriptsiooni ja translatsiooni, et anda selgem pilt nende reguleerimisest rakkudes.
Peamised molekulid, mida molekulaarrakubioloogid uurivad, on DNA, desoksüribonukleiinhape, RNA, ribonukleiinhape ja valgud. DNA pakub huvi, kuna see on molekul, mis kannab raku ja seega ka organismi geneetilist teavet. RNA, mis on tihedalt seotud DNA-ga, kannab geneetilist teavet tuumast ülejäänud rakku. Lõpuks luuakse valgud DNA-s leiduva geneetilise teabe põhjal. Need valgud määravad loodud ensüümide põhjal rakutüübi ja funktsiooni.
Molekulaarrakubioloogia valdkonnas kasutatakse spetsiifilisi tehnikaid. Need meetodid võimaldavad molekulaarrakubioloogidel isoleerida, iseloomustada ja manipuleerida rakkudega leitud erinevaid molekule. Molekulaarrakubioloogide kasutatavate meetodite näidete hulka kuuluvad ekspressioonikloonimine, geelelektroforees, Western blot ja Southern blot. Kõigil neil tehnikatel on konkreetne roll, mis võimaldab teadlastel uurida olulisi molekule, mis moodustavad elu aluse.