早年

桑格于1918年8月13日出生于英国格洛斯特郡，父亲是一位医生。从布莱恩斯滕高中（Bryanston School）毕业后，桑格进入了剑桥大学圣约翰学院，并于1939年完成自然科学文学士学位。他原本打算研究医学，但后来转而对生物化学感兴趣，而剑桥在当时也正好有许多早期的生物化学先驱。桑格在1943年获得哲学博士学位。他在1940年时与玛格丽特·琼·豪（Margaret Joan Howe）结婚，他们育有两个儿子和一个女儿。

蛋白质与DNA序列研究

桑格在1955年将胰岛素的氨基酸序列完整地定序出来，同时证明蛋白质具有明确构造。他利用自己新发现的桑格试剂 ，也就是2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitrofluorobenzene）将胰岛素降解成小片段，并与专门水解蛋白质的胰蛋白酶混合在一起。再将一部分混合物的样本置放于滤纸的一面，并利用一种色层分析方法来做进一步的实验，首先他将一种溶剂从单一方向通过滤纸，同时又让电流以相反向通过。

由于不同的蛋白质片段有不同的溶解度与电荷，因此在电泳后，这些片段最后会各自停留在不同的位置，产生特定的图案。桑格将此图案称为“指纹”；不同的蛋白质拥有不同的图案，成为可供辨识且可重现的特征。之后桑格又将小片段从新组合成氨基酸长链，进而推导出完整的胰岛素结构。因此得出结论，认为胰岛素具有特定的氨基酸序列。这项研究使他单独获得了1958年的诺贝尔化学奖。

1975年时，桑格发展出一种称为链终止法（chain termination method）的技术来测定DNA序列，这种方法也称做“双去氧终止法”（Dideoxy termination method）或是“桑格法” 。两年之后，他利用此技术成功定序出 Φ-X174噬菌体 （ 英语 ： Phi X 174 ） （Phage Φ-X174）的基因组序列。这也是首次完整的基因组定序工作。他所发明的技术比起当时其他方法使用了较不具毒性的材料。主要是先进行DNA 合成，利用DNA引子和DNA聚合酶使DNA链得以展开复制，再利用双去氧核苷酸（dideoxynucleotides）来终止DNA链的合成。实验会使不同序列的DNA带有不同长度，使其得以经由电泳来做分析。

这项研究后来成为人类基因组计划等研究得以展开的关键之一，并使桑格于1980年再度获得诺贝尔化学奖，与桑格合作研究的沃特·吉尔伯特，以及另一团队的保罗·伯格也一同获奖。第二座诺贝尔奖使他成为继玛莉·居里、莱纳斯·鲍林，以及约翰·巴丁之后的第四位两度获奖者。到了1979年，桑格又与吉尔伯特和伯格一同获得哥伦比亚大学的路易莎·格罗斯·霍维茨奖。

晚年

桑格于1982年退休，英国的维康信托基金会和医学研究理事会（Medical Research Council），于1993年成立了桑格中心（Sanger Centre） ，这座研究机构现在称为桑格研究院（Sanger Institute），地点位于英国剑桥，是世界上进行基因组研究的主要机构之一。2007年，维康信托提供英国生物化学学会（British Biochemical Society）一项补助，使其为桑格从1989年以后的实验研究纪录进行建档及保存。

根据英国医学研究理事会2013年11月20日证实的消息，桑格于19日在剑桥一家医院熟睡中去世。

其他名誉及头衔

1954年成为皇家学会院士（FRS）

1963年获得英帝国司令勋章（CBE）

1981年获得名誉勋位（CH）

1986年获得功绩勋章（OM）

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