La biología molecular estudia los fundamentos de la actividad vital de los organismos a nivel de macromoléculas. El objetivo de la biología molecular es establecer el papel y los mecanismos de funcionamiento de estas macromoléculas a partir del conocimiento de sus estructuras y propiedades. Históricamente, la biología molecular se formó durante el desarrollo de las ramas de la bioquímica que estudiaban los ácidos nucleicos y las proteínas. Mientras que la bioquímica estudia el metabolismo, la composición química de las células vivas, los organismos y los procesos químicos que se llevan a cabo en ellos, la biología molecular se centra en el estudio de los mecanismos de transmisión, reproducción y almacenamiento de la información genética. El objeto de estudio de la biología molecular son los propios ácidos nucleicos -desoxirribonucleico (ADN), ribonucleico (ARN)- y proteínas, así como sus complejos macromoleculares -cromosomas, ribosomas, sistemas multienzimáticos que proporcionan la biosíntesis de proteínas y ácidos nucleicos-. La biología molecular también limita con los objetos de investigación y coincide parcialmente con la genética molecular, la virología, la bioquímica y otra serie de ciencias biológicas relacionadas.
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