本世纪20年代，德国生理学家柯塞尔（Kossel,A.1853-1927）和他的学生琼斯（Johnew,W. 1865-1935）、列文（Levene,P.A.1896-1940）的研究结果，才搞清楚核酸的化学成分及其最简单的基本结构。证实它由四种不同的碱基，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）及核糖、磷酸等组成。其最简单的单体结构是碱基－核糖－磷酸构成的核苷酸。1929年又确定了核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸（DNA），另一种是核糖核酸（RNA）。核酸的分子量比较大，一般由几千到几十万个原子组成，分子量可达十一万至几百万以上，是一种生物大分子。这种复杂的结构决定了它的特殊性质。1928年生理学家格里菲斯（Griffith,J.），在研究肺炎球菌时发现肺炎双球菌有两种类型：一种是S型双球菌，外包有荚膜，不能被白血球吞噬，具有强烈毒性；另一种是R型双球菌，外无荚膜，容易被白血球吞噬，没有毒性。格里菲斯取R型细菌少量，与大量已被高温杀死的有毒的S型细菌混在一起，注入小白鼠体内，照理应该没有问题。但是出乎意料，小白鼠全部死亡。检验它的血液，发现了许多S型活细菌。活的S型细菌是从那里来的呢？格里菲斯反复分析认为一定有一种什么物质，能够从死细胞中进行活的细胞中，改变了活细胞的遗传性状，把它变成了有毒细菌。这种能转移的物质，格里菲斯把它叫做转化因子。细菌学家艾弗里（Avery,O.T.1877－1955），认为这一工作很有意义，立刻研究这种转化因子的化学成分。
在1944年得到研究的结果，证明了转化因子就是核酸（DNA），是DNA将R型肺炎双球细菌转化为S型双球细菌的信息载体。但是，这样重要的发现没有被当时的科学有所接受，主要原因是过去错误假说的影响。以前科塞尔发现核酸时，文列等化学家曾错误地认为核酸是由四个含有不同碱基的核苷酸为基础的高分子化合物，其中四种碱基的含量为1：1：1：1。在这个错误假说的影响下，对艾弗里的新发现提出了种种责难，怀疑他的实验是不严格的，很可能在做实验时带入了其它蛋白质，因而产生了与文列假说不符合的现象。艾弗里在大量舆论的压力下，也不敢坚持他的正确结论，也采取了模棱两可的说法：“可能不是核醋自有的性质，而是由于微量的、别的某些附着于核酸上的其它物质引起了遗传信息的作用。”后来，美国生理学家德尔布吕克（Delbuck,M.1906－1981）发现噬菌体比细菌还小，只有ＤＮＡ和外壳蛋白，构造简单、繁殖快，是研究基因自我复制的最好材料。于是组成噬菌体研究小组，开始选用大肠杆菌和它的噬菌体研究基因复制的工作。1952年小组成员赫希尔（Heishey,A.D. 1908－）和蔡斯（Chase,M.），用同位素标记法进行实验。他们的实验进一步证明了DNA就是遗传物质基础。差不多与此同时，还有人观察到凡是分化旺盛或生长迅速的组织，如胚胎组织等，其蛋白质的合成都很活跃，ＲＮＡ的含量也特别丰富，这表明RNA与蛋白质的生命合成之间存在着密切的关系。
由于核酸生物学功能的发展，进一步促进了核酸化学的发展。尤其是本世纪的50年代以来，用于核酸分析的各种先进技术不断的创造和使用，用于核酸的提取和分离方法的不断革新和完善，从而为研究核酸的结构和功能奠定了基础。核酸分子中各个核苷酸之间的连接方式已有所认识，DNA分子的双螺旋结构学说已经提出，有关核酸的代谢、核酸在遗传中以及在蛋白质生物合成中的作用机理，也都有了比较深入的认识。近年来，遗传工程学的突起，在揭示生命现象的本质，用人工方法改变生物的性状和品种，以及在人工合成生命等方面都显示了核酸历史性的广阔远景。
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