分子生物学迅猛发展及向医学广泛渗透首先是在基础研究方面，搞清了一些调节细胞行为的分子系统，如细胞信号传导的分子基础，一些重要的酶和生物分子的结构功能及其编码基因，癌蛋白、抑癌蛋白及其基因，细胞信息分子如细胞因子、神经肽等。这些知识的积累使我们对疾病发生的分子机理有了更深入的了解。

早在1898年，加罗德的一个小男孩患了尿黑酸症（alkaptonuria）。这种病人的尿一接触空气就变成黑色。接着，人们又发现了使尿变黑的化学物质是由食物中所含的一种氨基酸（酪氨酸）转变而成的。现在已明了，尿黑酸症是一种常染色体隐性遗传疾病，由于患者体内先天性缺乏尿黑酸症氧化酶基因的表达，致酪氨酸代谢过程中的中间产物——尿黑酸不能被分解氧化而堆积增多并大量随尿排出而形成。

1949年波林（L.C.Pauling）发现镰刀型细胞贫血症（病人的红血细胞为镰刀形）与血红蛋白结构异常相关。病人的血红蛋白所带的电荷不同于正常人的血红蛋白。而且在氧气压力低的时候，这种异常蛋白的溶解性更低。在这种情况之下，“镰刀型细胞”的血红蛋白会沉淀形成长针状结构，进而使血红细胞变形成典型的镰刀状。这些血红细胞将不能有效通过病人的毛细血管，因此倾向了阻碍组织器官获得氧气。因为比正常血红细胞更脆弱，所以它们将导致病人贫血。而在此同时密西根大学的遗传学专家詹姆斯·尼尔（J.Neel）发现镰刀型细胞贫血症是一种遗传异常，表现出孟德尔遗传现象。接下来英国科学家弗农·英格拉姆（V.Ingram）等人发现引起该贫血症的突变是发生在一条单一肽链上的一个变化，这条肽链上的一个氨基酸被另一个氨基酸替换了。是由于基因序列上一个碱基的改变导致了遗传密码的改变，最终导致了相应多肽链上一个氨基酸的变化。(www.daowen.com)

1975～1985年间，一系列的实验表明，癌症，不管其产生的直接原因是什么，都是一个高度保守的被称为癌基因（oncogene）的基因家族通过修饰或过量表达被激活的结果。这些基因参与了细胞分裂的控制；它们的产物为一个调节网络的组成部分，该网络将细胞外面的信号分程传递到细胞核中，使得细胞能够调整它们的分裂速度来适应有机体的需要。这些发现便构成了所谓的“癌基因模式”。在接受癌基因模式时，大多数生物学家都承认研究这个基因小家族是理解癌症转化的最佳途径。这些基因结构及功能的改变被认为是癌症发生的起因。这样，癌基因模式就是一个对象的集合（细胞癌基因和它们的产物）和鉴定这些癌基因及其产物的结构和功能的方法的集合。