分子生物化学时期

20世纪后半叶以来，除了合成代谢与代谢调节研究外，更为重要的是分子生物学的崛起，使生物化学发展进入崭新的时期。

1．DNA双螺旋结构 20世纪50年代初期，J．D．Watson和F．H．Crick提出DNA双螺旋结构模型，为揭示遗传信息传递规律奠定了基础，是生物化学发展进入分子生物学时期的重要标志。对DNA的复制机制、RNA的转录过程以及各种RNA在蛋白质合成过程中的作用进行了深入研究，提出了遗传信息传递的中心法则，破译了RNA分子中的遗传密码等；发现了蛋白质α－螺旋的二级结构；完成了胰岛素的氨基酸全序列分析等。20世纪50年代后期还揭示了蛋白质生物合成途径，确定了由合成代谢与分解代谢网络组成的“中间代谢”概念。

2．DNA克隆 20世纪70年代，重组DNA技术建立，促进了对基因表达调控机制的研究，且使主动改造生物体成为可能，进而获得了多种基因工程产品，大大推动了生物医药工业和农业的发展。转基因动植物和基因敲除（gene knock out）动物模型的成功是重组DNA技术发展的结果。80年代，核酶（ribozyme）的发现是人们对生物催化剂的深入认识。聚合酶链反应（PCR）技术的发明，使人们有可能在体外高效率扩增DNA。

3．基因组学及组学 20世纪末始动的人类基因组计划（human genome project）是人类生命科学中的又一伟大创举。人类基因组计划描述人类基因组和其他基因组特征，包括物理图谱、遗传图谱、基因组DNA序列测定。2001年2月人类基因组计划和Cerela共同公布了人类基因组草图（Nature，2001，409：860－921；Science 2001，291：1304－51），揭示了人类遗传学图谱的基本特点，将为人类健康和疾病的研究带来根本性的变革。

曾估计人类的基因组中应涵盖约7万～10万个基因，然而却只有3万～4万个可翻译基因，仅仅是线虫或果蝇的两倍，说明人类的基因更加复杂，具有更多的选择性剪切，从而产生巨大数目的蛋白质产物，提示对基因的结构、功能及其调控研究显得尤为重要。

此后出现蛋白质组学（proteomics），研究内容包括蛋白质的定位、结构与功能、相互作用以及特定时空的蛋白质表达谱等；转录组学（transcriptomics）研究细胞在某一功能状态下所含mRNA的类型与拷贝数。我国科学家在1998年和2000年多次提出了功能RNA组研究。除mRNA、tRNA、rRNA外，近年来一类小分子RNA受到广泛重视，已发现小分子RNA可参与基因表达调控；所有的小分子RNA被统称为非mRNA小RNA（small non－messengerRNA，snmRNA），由此产生了RNA组学（RNomics）的概念，主要研究snmRNA的种类、结构、功能等，探讨同一生物学不同组织细胞、同一细胞在不同时空状态下snmRNA表达谱以及功能的变化。

代谢组学（metabonomics）主要研究生物体对外源性物质的刺激、环境变化或遗传修饰所作出的所有代谢应答的全貌和动态变化过程，其研究对象为完整的多细胞的生物系统，包括生命个体与环境的相互作用。

糖组学（glycomics）主要研究单个生物体所包含的所有聚糖的结构、功能（包括与蛋白质的相互作用）等生物学作用，糖组学的出现使人类可以更深刻理解第三类生物信息大分子——聚糖在生命活动中的作用。

总之，阐明人类基因组功能是一项多学科的任务，正吸引着生物、医学、化学、物理、数学、工程和计算机等领域的学者共同参与，从中整合所有基因组信息，分析各种数据并提取其生物学意义，由此产生了一门前景广阔的新兴学科——生物信息学（bioinformatics）。尽管生物化学与分子生物学的发展异常迅速，但人类基因组序列的揭晓仅是序幕，生命本质的阐明任重而道远。