Desoxyribonukleinsäure ist eines der wichtigsten Biomoleküle, die zusammen lebende Organismen bilden. DNA ist ein langes, kettenförmiges Molekül, das aus mehreren sich wiederholenden chemischen Einheiten besteht. Jede dieser sich wiederholenden Einheiten besteht aus einem Zuckermolekül, einer stickstoffhaltigen Base und einer Phosphatgruppe. DNA wird oft als das Molekül des Lebens bezeichnet, da sie die Anweisungen liefert, die jeden lebenden Organismus richtig funktionieren lassen.
Eine chemische Analyse der DNA offenbart ihre Nukleotidbausteine, die Bestandteile der Nukleotide und die verschiedenen Elemente, aus denen diese Komponenten bestehen. Der Zuckeranteil der DNA besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, während die Phosphatgruppe aus Phosphor und Sauerstoff besteht. Die stickstoffhaltige Base ist komplexer und enthält Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff.
DNA wird gebildet, indem die Nukleotide durch chemische Bindungen zwischen dem ringartigen Desoxyribose-Zucker und dem Phosphat verbunden werden. Solche Bindungen werden als Phosphodiester-Bindungen bezeichnet, und die resultierende Kette aus abwechselndem Zucker und Phosphat wird als Zucker-Phosphat-Rückgrat bezeichnet. Die stickstoffhaltige Base ist nicht Teil des Rückgrats, sondern ragt aus diesem heraus.
Eines der Kennzeichen der DNA ist, dass sie sich von einem Organismus zum anderen unterscheidet. Dieser Unterschied ist auf die Variation in der Sequenz der stickstoffhaltigen Basen in den Nukleotiden zurückzuführen. Stickstoffbasen sind flache, ringförmige Moleküle. Es gibt vier Arten von stickstoffhaltigen Basen, die in der DNA verwendet werden: Adenin, Cytosin, Thymin und Guanin. Als Symbole werden die Anfangsbuchstaben der stickstoffhaltigen Basen A, C, T und G verwendet. Unerwartete und unnötige Veränderungen in der Basensequenz werden Mutationen genannt und können zu Krankheiten wie Krebs führen.
DNA hat eine Doppelhelix-Struktur, die aus zwei Partner-DNA-Strängen besteht und kann nicht als einzelner DNA-Strang existieren. Die Doppelstrangstruktur beruht auf der Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den stickstoffhaltigen Basen der Partner-DNA-Stränge. DNA kann „schmelzen“, das heißt, sie zerfällt in Einzelstränge, wenn sie dem entsprechenden Enzym ausgesetzt oder bei hohen Temperaturen inkubiert wird. DNA ist in Wasser löslich, aber in anderen Lösungsmitteln wie Ethanol unlöslich. Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um es aus Zellen zu extrahieren.