Deoxiribonukleinsyra, eller DNA, är den molekyl som håller det genetiska materialet för alla organismer. Det finns i de flesta virus, alla bakterier och alla växt- och djurceller. DNA finns i kärnan, eller kontrollcentret, i cellen. Det kan också hittas i mitokondrier och i kloroplaster, i de celler som har dem, såsom växter.
En deoxiribonukleinsyramolekyl är uppbyggd av en lång kedja av nukleotider. Nukleotidmolekyler bildas när en sockermolekyl med fem kolatomer, ett pentossocker, förenas med en fosfatgrupp och en organisk bas. Inom en DNA-molekyl är sockret deoxiribos och de organiska baserna kan vara antingen adenin, tymin, cytosin eller guanin.
DNA-molekyler är makromolekyler. De består av många underenheter som antingen är lika eller identiska med varandra. Underenheterna, nukleotiderna, är sammanfogade ände i ände, liknande ett pärlhalsband. Deoxiribonukleinsyra är en polynukleotid, men hänvisas vanligtvis till som en nukleinsyra.
Enstaka nukleotider är sammanfogade mellan fosfatgruppen hos en och en annans sockermolekyl. En kondensationsreaktion äger rum för att förena de två nukleotiderna och producerar även vatten. Socker- och fosfatgruppen är densamma genom hela kedjan, men vilken som helst av de fyra baserna kan vara fästa vid sockret.
En DNA-molekyl är uppbyggd av två komplementära strängar av nukleotider som är sammanfogade av vätebindningar mellan baserna. Varje bas kan bara binda till en annan bas. Specifikt parar adenin alltid med tymin och cytosin parar alltid med guanin. Mellan adenin och tymin finns två vätebindningar, och mellan cytosin och guanin finns det tre bindningar. De två nukleotidsträngarna går i spiral runt varandra för att bilda en alfa-dubbel helixstruktur.
Den specifika sekvensen av nukleotiderna längs deoxiribonukleinsyramolekylen är det som bestämmer den genetiska koden för varje cell. Gener består av nukleotider längs en DNA-molekyl. De är sekvenser av tripletter av nukleotiderna längs deoxiribonukleinsyramolekylen. Dessa tripletter avgör vilka aminosyror som kommer att användas för att skapa proteiner. Specifika bastripletter kodar för olika aminosyror.
Den genetiska koden för DNA-molekylen avgör vilka proteiner som måste bildas i en cell. Olika kemiska reaktioner äger rum inom olika celler beroende på celltyp och dess funktion. Dessa kemiska reaktioner styrs av enzymer, som är proteiner. Därför bestämmer DNA en cells struktur och funktion utifrån det faktum att nukleotidsekvensen anger vilka proteiner som måste bildas och när.