DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy jest związkiem organicznym, będącym makrocząsteczką. DNA zbudowany jest z nukleotydów, czyli podstawowych jednostek, które łącząc się ze sobą wiązaniami fosfodiestrowymi tworzą łańcuch polinukleotydowy.
W skład każdego nukleotydu wchodzi:
1. Zasada azotowa
Zasady azotowe dzielimy na puryny (dwupierścieniowe) i pirymidyny (jednopierścieniowe). Do pierwszych z nich zaliczamy adeninę (A) i guaninę (G), a do drugich tyminę i cytozynę (C).
2. cukier pięciowęglowy (pentoza) – deoksyryboza
3. reszta kwasu fosforowego
Model cząsteczki DNA została przedstawiony w 1953 roku przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka. Zgodnie z nim cząsteczkę DNA tworzą dwie nici polinukleotydowe skręcone są sobą w kształt podwójnej helisy, w której zasady azotowe skierowane są do wnętrza, a łańcuch cukrowo-fosforanowy znajduje się na zewnątrz powstałej w ten sposób struktury przestrzennej.
Dwie nici DNA są utrzymywane ze sobą dzięki oddziaływaniu zasad azotowych, które łączą się ze sobą zgodnie z zasadą komplementarności. Naprzeciw adeniny zawsze znajduje się tymina, a na przeciw cytozyny guanina. Pierwsza para łączy jest podwójnym wiązaniem wodorowym, a druga potrójnym. Komplementarność nici DNA ma zasadnicze znaczenie w powieleniu informacji genetycznej, bowiem sekwencja nukleotydów jednej nici wyznacza kolejność ułożenia nukleotydów drugiej nici.
W łańcuchu polinukleotydowym cząsteczki cukru ułożone są na przemian z resztami kwasu fosforowego, który łączy ze sobą dwa różne atomy węgla kolejnych cząsteczek cukru oznaczonych jako 5’ i 3’. Nici DNA biegną w przeciwnych kierunkach (są antyrównoległe), co oznacza, że naprzeciwko siebie leżą dwa różne końce – koniec 5’ jednej nici i koniec 3’ drugiej nici.
Prawie cały DNA występujący we wszystkich komórkach organizmów żywych ma postać helisy prawoskrętnej. Jeden skręt helisy zawiera 10 par nukleotydów.