在遗传学创立之后的近半个世纪中，虽然遗传学家已经摸清了基因的传递规律，但对基因到底是什么却迷惑不解。1944年O.T.埃弗里等人证明，在肺炎球菌转化过程中起关键作用的物质是脱氧核糖核酸（DNA），由此确定DNA是遗传物质。1953年J.D.沃森^[注]和F.H.C.克里克根据E.查加夫对DNA化学成分的测定结果和M.H.F.威尔金斯等人对DNA结晶的X线衍射分析结果，提出了DNA双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构模型的提出标志着分子遗传学的诞生。

分子遗传学的发展可以分为3个阶段：第一个阶段是从20世纪50～60年代中叶。这个阶段的主要特点是以大肠杆菌和噬菌体为研究材料，基本阐明了基因的复制、表达和原核生物基因调控等最基本的遗传学问题。代表性工作包括M.S.梅塞尔森^[注]和F.W.斯塔尔^[注]用密度梯度离心技术证明了DNA是半保留复制；F.雅各布和J.莫诺发现了信使核糖核酸（mRNA）；S.布伦纳、克里克和M.W.尼伦伯格等破译了遗传密码；雅各布和莫诺提出了大肠杆菌乳糖代谢的操纵子模型。第二阶段是从20世纪60年代后期～80年代后期，这一阶段最辉煌的成就就是重组DNA技术的创立。20世纪70年代W.阿伯尔、D.纳森斯和H.O.史密斯等人发现并鉴定了第一个限制性核酸内切酶（Hind Ⅲ）。内切酶的发现为拼接DNA提供了工具，为重组DNA技术奠定了基础。P.伯格^[注]构建了第一个重组DNA分子。之后，除重组DNA技术得到完善之外，其他技术也不断涌现。E.M.萨瑟恩^[注]发明了用于转移DNA的印迹法使分子杂交技术变得简便易行。F.桑格和W.吉尔伯特等人分别创建了DNA序列的快速测定法，大大加快了对基因结构的认识。T.马尼亚蒂斯^[注]等人发展了真核生物基因文库构建和从中分离基因的技术，为探索复杂的真核生物基因组开辟了道路。1978年简悦威^[注]用限制性片段长度多态性（RFLP）连锁分析，首先对镰状细胞贫血进行了产前基因诊断，开辟了基因诊断新领域。1985年K.B.穆利斯等人提出了聚合酶链反应（PCR）法体外扩增DNA片段，使快速分析DNA结构和功能成为可能。同时，转基因动物技术的建立和发展，为分析基因功能提供了新策略。第三阶段是20世纪90年代后，这一阶段的标志是人类基因组计划（Human Genome Project）的实施。人类基因组计划旨在获得组成人类基因组的所有核苷酸碱基的序列，并确定人类基因组中的所有基因的定位和功能。1984年由美国科学家率先提出，1990年正式启动，美国、英国、日本、法国、德国、加拿大和中国等国的研究机构参与其中，该计划耗资30亿美元，历时15年，在2003年正式宣布完成。人类基因组计划已经并将继续改变和发展生物学和医学学科等相关学科。

医学分子遗传学是在医学遗传学基础上发展起来的一门现代新兴学科，也是遗传学和医学领域最为活跃的学科之一。医学分子遗传学运用分子生物学技术，从DNA、核糖核酸（RNA）及蛋白质水平研究遗传病或疾病的遗传因素，揭示基因突变与疾病发生的关系，建立在分子水平对疾病进行诊断的基因诊断方法，进一步实现对遗传病的基因治疗，从而达到防治遗传病的目的。

发现致病基因是揭示疾病发生分子机制的突破口，是进行遗传病基因诊断和基因治疗的前提。致病基因克隆策略可以分为不依赖染色体定位与依赖染色体定位两大类，即功能克隆和定位克隆。功能克隆（functional cloning）是利用基因的功能信息来分离鉴定疾病基因的方法。其从异常表型入手，找到导致这种异常表型的代谢缺陷或者异常蛋白质等，然后利用蛋白质信息设计探针或抗体，通过文库筛选获得基因序列。定位克隆（positional cloning）是利用致病基因在染色体上的位置信息分离疾病基因的方法。该方法是伴随人类基因组计划发展起来的分离疾病基因的策略，是常用的致病基因分离方法。实际工作中，经常是将位置信息和功能信息联合应用，这类策略称为定位候选克隆（positional candidate cloning）。随着高通量测序平台的发展和完善，以全外显子组测序技术为代表的大规模平行测序技术在致病基因发现中发挥着越来越重要的作用，并逐步取代传统的定位克隆和定位候选克隆策略，发现致病基因的速度大大加快。

是利用DNA分析技术在分子水平对基因进行检测而达到诊断疾病的目的的临床诊断方法。基因诊断可以越过基因产物直接分析缺陷基因，因而可以在症状出现之前就诊断个体是否患有某种疾病或携带某种疾病基因。同时由于机体的全部体细胞带有相同基因，可以克服其他诊断方法中需要获得受累组织的局限，而通过易于取得的材料（如外周血）做出诊断。

基因诊断可以分为直接诊断和间接诊断。前者是通过检测导致疾病的基因突变而达到诊断疾病的目的；后者则是通过分析存在于基因内部或与致病基因紧密连锁的多态位点来跟踪致病基因传递情况而做出诊断。直接诊断需要根据基因突变类型不同采用相应的基因突变检测方法。详见“基因突变检测”。

间接诊断是采用连锁分析方法，通过分析致病基因内或与致病基因紧密连锁的多态位点来跟踪致病基因的传递情况。因此，进行间接诊断需要具备以下3个条件：①致病基因位置已知。②具备家系资料及家族成员的DNA样本供分析，单分析患者不能做出诊断。③所选择的多态位点必须具有较好的多态性，即关键成员应为杂合子，否则无法跟踪致病基因的传递。间接诊断主要适用于以下2种情况：①致病基因已知，但基因大且突变位点多的疾病.②致病基因位点已知，但致病基因尚未得到分离鉴定。

是指运用重组DNA技术，将具有正常基因及其表达所需要的序列导入有缺陷基因患者的细胞中去，以纠正致病基因的缺陷而达到治疗疾病的目的的方法。纠正的途径既可以是原位修复有缺陷的基因，也可以是将有功能的正常基因转入细胞基因组的某一部位，以替代缺陷基因来发挥作用。基因编辑技术的发展和完善，将加快基因治疗的研究进程。