Az nukleinsavak létfontosságúak biopolimerek megtalálható minden élőlényben, ahol kódolás, átvitel és kifejezés céljából működnek gének. Ezek a nagyok molekulák nukleinsavaknak nevezzük, mert először a sejtmagezek azonban megtalálhatók a mitokondriumok és kloroplasztokat valamint baktériumok és vírusok. A két fő nukleinsav a dezoxiribonukleinsav (DNS) és ribonukleinsav (RNS).
A DNS egy kettős szálú molekula, amely a sejtekmagjában található kromoszómába szerveződik, és amely egy szervezet genetikai információit kódolja. Amikor egy sejt osztódik, ennek a genetikai kódnak a másolatát továbbítják az új sejthez. A genetikai kód lemásolását hívják replikáció.
Az RNS egyszálú molekula, amely képes komplementeríteni vagy "illeszkedni" a DNS-hez. Egy RNS típusú, messenger RNS-nek vagy mRNS-nek nevezi a DNS-t, és egy másolatot készít róla transzkripciónak nevezett folyamat. Az mRNS ezt a kópiát a sejtmagból a citoplazma riboszómáira hordozza, ahol az RNS vagy a tRNS segít az aminosavaknak a kódhoz történő illesztésében, végül fehérjéket képezve egy fordításnak nevezett folyamat.
Az alapok és a cukor eltérnek a DNS-től és az RNS-től, de az összes nukleotid ugyanazt a mechanizmust köti össze. A cukor primer vagy első szénje kapcsolódik az alaphoz. A cukor 5-ös szénatomja kötődik a foszfátcsoporthoz. Amikor a nukleotidok egymással kötődnek, hogy DNS-t vagy RNS-t képezzenek, akkor az egyik nukleotid foszfátja kapcsolódik a A másik nukleotid cukorjának 3-szénatomja, amely képezi a nukleinid cukor-foszfát gerincét sav. A nukleotidok közötti kapcsolatot foszfodiészter kötésnek nevezzük.
Mind a DNS-t, mind az RNS-t bázisok, pentózcukor és foszfátcsoportok felhasználásával állítják elő, de a nitrogénbázisok és a cukor nem azonosak a két makromolekulában.
A DNS-t az adenin, timin, guanin és citozin bázisok felhasználásával állítják elő. Az alapok nagyon specifikusan kötődnek egymáshoz. Adenin- és timinkötés (A-T), míg citozin- és guaninkötés (G-C). A pentózcukor 2'-dezoxiribóz.
Az RNS-t az adenin, uracil, guanin és citozin bázisok felhasználásával állítják elő. Az alappárok ugyanúgy alakulnak, kivéve az adenint, amely az uracilhoz (A-U) kapcsolódik, és guanin kötődik citozinnal (G-C). A cukor ribózos. Az egyik egyszerű módja annak, hogy megjegyezzék, hogy melyik alappár van egymással, hogy megnézze a betűk alakját. A C és a G egyaránt ívelt betűk. Az A és a T egyaránt keresztező egyenesek. Emlékezhet arra, hogy U megfelel a T-nek, ha emlékeztet az U követésére T, amikor ábécé szavalt.
Az adenint, guanint és a timint purinbázisoknak nevezzük. Biciklusos molekulák, vagyis két gyűrűből állnak. A citozint és a timint pirimidin bázisoknak nevezzük. A pirimidinbázisok egyetlen gyűrűből vagy heterociklusos aminból állnak.
Míg az eukariótákban felfedezték, a tudósok idővel felismerték, hogy a sejtnek nem kell lennie magnak, hogy nukleinsavakkal rendelkezzen. Az összes valódi sejt (például növényekből, állatokból, gombákból) DNS-t és RNS-t is tartalmaz. Kivételt képeznek néhány érett sejt, például az emberi vörösvértestek. A vírusnak van DNS vagy RNS, de ritkán mindkét molekula. Noha a legtöbb DNS kettős szálú és a legtöbb RNS egyszálú, vannak kivételek. Az egyszálú DNS és a kétszálú RNS létezik a vírusokban. Még három és négy szálú nukleinsavakat is találtak!