Deoxyribonukleinsyre er en af de største biomolekyler, der helt danner levende organismer. DNA er et langt, kædelignende molekyle, der omfatter flere gentagne kemiske enheder. Hver af disse gentagne enheder er sammensat af et sukkermolekyle, en nitrogenholdig base og en fosfatgruppe. DNA kaldes ofte livets molekyle, da det giver instruktionerne, der får enhver levende organisme til at fungere korrekt.
En kemisk analyse af DNA afslører dets nukleotid-byggesten, komponenterne i nukleotiderne og de forskellige elementer, der udgør disse komponenter. Sukkerdelen af DNA består hovedsagelig af kulstof, ilt og brint, mens fosfatgruppen er sammensat af fosfor og ilt. Den nitrogenholdige base er mere kompleks og indeholder kulstof, brint, ilt og nitrogen.
DNA dannes ved at forbinde nukleotiderne ved hjælp af kemiske bindinger mellem det ringlignende deoxyribosesukker og phosphatet. Sådanne bindinger kaldes phosphodiesterbindinger, og den resulterende kæde af skiftende sukker og fosfat kaldes sukker-fosfat-rygraden. Den nitrogenholdige base er ikke en del af rygraden og stikker i stedet ud af den.
Et af kendetegnene ved DNA er, at det er forskelligt fra en organisme til en anden. Denne forskel skyldes variationen i sekvensen af de nitrogenholdige baser i nukleotiderne. Kvælstofbaser er flade, ringformede molekyler. Der er fire slags nitrogenholdige baser, der anvendes i DNA: adenin, cytosin, thymin og guanin. De første bogstaver i de nitrogenholdige baser, nemlig A, C, T og G, bruges som deres symboler. Uventede og unødvendige ændringer i basesekvensen kaldes mutationer og kan føre til sygdomme som kræft.
DNA har en dobbelt helix-struktur sammensat af to partner-DNA-tråde og kan ikke eksistere som en enkelt DNA-streng. Den dobbeltstrengede struktur skyldes dannelsen af hydrogenbindinger mellem de nitrogenholdige baser i partner-DNA-strengene. DNA kan "smelte", hvilket betyder, at det adskilles i enkelte tråde, når det udsættes for det passende enzym, eller når det inkuberes ved høje temperaturer. DNA er opløseligt i vand, men er uopløseligt i andre opløsningsmidler, såsom ethanol. Denne egenskab kan bruges til at udtrække den fra celler.