Das molekulare Klonen ist eine Art von Arbeit in der Molekularbiologie. Es wird verwendet, um rekombinante DNA-Moleküle zusammenzusetzen und ihre Replikation innerhalb von Wirtsorganismen zu steuern. Die Verwendung des Wortes Klonen bedeutet, dass ein DNA-Molekül aus einer einzigen lebenden Zelle verwendet wird, um eine große Population von Zellen mit identischen DNA-Molekülen herzustellen. Molekulare Klonierungsmethoden sind für viele Bereiche der modernen Biologie und Medizin von zentraler Bedeutung.
Beim molekularen Klonen werden im Allgemeinen DNA-Sequenzen von zwei verschiedenen Organismen verwendet: die Spezies, die die Quelle der zu klonenden DNA ist, und die Spezies, die als lebender Wirt für die Vermehrung (Replikation) der rekombinanten DNA dienen wird.
In einem molekularen Klonierungsexperiment wird die zu klonierende DNA von einem Organismus von Interesse gewonnen und dann im Reagenzglas mit Enzymen behandelt, um kleinere DNA-Fragmente zu erhalten. Diese Fragmente werden dann mit Vektor-DNA verbunden, um rekombinante DNA-Moleküle herzustellen. Die rekombinante DNA wird dann in einen Wirtsorganismus (typischerweise ein leicht zu züchtender, gutartiger Laborstamm von E. coli-Bakterien) eingeführt. Dadurch entsteht eine Organismenpopulation, in der rekombinante DNA-Moleküle zusammen mit der Wirts-DNA repliziert werden. Da sie fremde DNA-Fragmente enthalten, handelt es sich um "transgene" oder genetisch modifizierte Mikroorganismen (GMO).
Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, dass eine einzelne Bakterienzelle dazu gebracht werden kann, ein einziges rekombinantes DNA-Molekül aufzunehmen und zu replizieren. Diese einzelne Zelle kann dann exponentiell vergrößert werden, um eine große Menge an Bakterien zu erzeugen, die jeweils Kopien des ursprünglichen rekombinanten Moleküls enthalten. Daher werden sowohl die resultierende Bakterienpopulation als auch das rekombinante DNA-Molekül allgemein als "Klone" bezeichnet. Streng genommen bezieht sich rekombinante DNA auf DNA-Moleküle, während sich das molekulare Klonen auf die experimentellen Methoden bezieht, mit denen sie zusammengesetzt werden.