年代早期开始，分子生物学家已经开始学习鉴定、提纯和处理细胞和生物体的分子组分。这些组分包括：DNA，遗传信息的携带者；RNA，作为DNA的“近亲”，既可以是DNA的临时“工作拷贝”，又可以发挥结构分子和酶功能，同时还是蛋白质翻译的结构和功能元件；蛋白质，细胞中的主要的结构分子和酶分子。 
克隆表达.分子生物学中最基本的技术是蛋白质的表达和纯化。首先是编码目的蛋白的DNA序列被克隆（用PCR技术和限制性内切酶）到作为表达载体的质粒中。随后构建好的质粒被引入到宿主细胞。编码序列在质粒上