生物是多样的，人类也不例外。除一卵双生外，不可能存在二个遗传完全相同的个体。在分子水平分析这些遗传学上决定性差异的性质和效应是人类生化遗传学的主要内容。
遗传的基本生物学单位是基因。基因的功能有遗传与变异两个方面，复制、转录、修复体现了遗传特性，即保守性；基因突变和重排则体现了变异。变异的积累引起生物的多态性，生物得以发展和进化。但变异也有许多情况给人类带来负面影响，产生疾病。这些变异通过遗传保守性传给下一代，造成遗传性疾病的发生。
遗传性疾病的发生是遗传物质变异所致，但发病是通过遗传物质的表达物质蛋白质（酶）表现所致。
1949年，Pauling等发现镰状细胞贫血患者的血红蛋白与正常血红蛋白的电泳迁移速度不同，他们认为这是由于两种血红蛋白分子间存在化学差异所致，首次提出了“分子病”的概念。分子病是指蛋白质分子合成异常引起的疾病，但是蛋白质分子的合成是由基因控制的，是由DNA分子上的碱基序列决定的。如果DNA分子的碱基序列或调控元件发生改变，那么由它所控制合成的蛋白质分子的结构或合成数量也就发生相应的变化，由此可能引起一系列的病理生理变化，导致疾病。这种疾病是由于核酸分子结构是异常导致蛋白质分子结构异常，核酸调控表达异常导致蛋白质分子合成数量异常，故称分子病。遗传性疾病中由于人体内某种酶的遗传缺陷而产生的疾病，一般称为先天性代谢缺陷。但酶就是蛋白质分子，因此先天性代谢缺陷和分子病严格来说很难区分，只是不同年代用不同研究方法提出的概念而已。目前一般来说酶分子异常导致的疾病称先天性代谢缺陷，结构蛋白缺陷称分子病。但其本质都是核苷酸分子的异常。迄今发现有上千种，如血红蛋白病、血浆蛋白病。由于酶合成异常所致的先天性代谢缺陷病有：酶缺陷而导致的中间产物积累的半乳糖血症；导致底物积累的糖原贮积症I型；导致代谢终产物缺乏的白化症；导致旁路代谢加强副产物积累的苯丙酮尿症和酶活性升高导致产物生成增多的痛风症等。其中苯丙酮尿症和血红蛋白病是研究较多、较深入的疾病。（表15-1）
表15-1 遗传性疾病举例
| 蛋白质变异（分子病） | 病症 |
| 血红蛋白 | 镰状红细胞病 |
| 珠蛋白 | 珠蛋白生成障碍性贫血 |
| 酶变异（先天性代谢缺陷） | |
| 已糖激酶 | 已糠激酶缺乏型溶血性贫血 |
| 半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶 | 半乳糖血症 |
| 酪氨酸酶 | 白化病 |
| 磷酸化酶激酶 | 糖原贮积症 |
| β-葡萄苷酸酶 | β-葡糖苷酸酶缺乏症 |
| 苯丙氨酸羟化酶 | 苯丙酮尿症 |
| 黄嘌呤氧化酶 | 黄嘌呤尿症（或痛风） |