Desoxyribonukleinsäure oder DNA ist das Molekül, das das genetische Material aller Organismen enthält. Es kommt in den meisten Viren, allen Bakterien und allen Pflanzen- und Tierzellen vor. DNA befindet sich im Kern oder Kontrollzentrum der Zelle. Es kann auch in Mitochondrien und in Chloroplasten gefunden werden, in den Zellen, die sie haben, wie zum Beispiel Pflanzen.
Ein Desoxyribonukleinsäuremolekül besteht aus einer langen Kette von Nukleotiden. Nukleotidmoleküle werden gebildet, wenn sich ein Zuckermolekül mit fünf Kohlenstoffatomen, ein Pentosezucker, mit einer Phosphatgruppe und einer organischen Base verbindet. Innerhalb eines DNA-Moleküls ist der Zucker Desoxyribose und die organischen Basen können entweder Adenin, Thymin, Cytosin oder Guanin sein.
DNA-Moleküle sind Makromoleküle. Sie bestehen aus vielen Untereinheiten, die einander entweder ähnlich oder identisch sind. Die Untereinheiten, Nukleotide, sind Ende an Ende miteinander verbunden, ähnlich einer Perlenkette. Desoxyribonukleinsäure ist ein Polynukleotid, wird aber üblicherweise als Nukleinsäure bezeichnet.
Einzelne Nukleotide sind zwischen der Phosphatgruppe des einen und dem Zuckermolekül eines anderen verbunden. Zur Verbindung der beiden Nukleotide findet eine Kondensationsreaktion statt, bei der auch Wasser entsteht. Die Zucker- und Phosphatgruppe sind über die Länge der Kette gleich, jedoch kann jede der vier Basen an den Zucker gebunden sein.
Ein DNA-Molekül besteht aus zwei komplementären Nukleotidsträngen, die durch Wasserstoffbrücken zwischen den Basen miteinander verbunden sind. Jede Base kann sich nur mit einer anderen Base verbinden. Insbesondere paart sich Adenin immer mit Thymin und Cytosin immer mit Guanin. Zwischen Adenin und Thymin gibt es zwei Wasserstoffbrückenbindungen und zwischen Cytosin und Guanin gibt es drei Wasserstoffbrückenbindungen. Die beiden Nukleotidstränge spiralförmig umeinander, um eine Alpha-Doppelhelix-Struktur zu bilden.
Die spezifische Sequenz der Nukleotide entlang des Desoxyribonukleinsäuremoleküls bestimmt den genetischen Code jeder Zelle. Gene bestehen aus Nukleotidlängen entlang eines DNA-Moleküls. Sie sind Sequenzen von Tripletts der Nukleotide entlang des Desoxyribonukleinsäuremoleküls. Diese Tripletts bestimmen, welche Aminosäuren zur Bildung von Proteinen verwendet werden. Spezifische Basentripletts kodieren für verschiedene Aminosäuren.
Der genetische Code des DNA-Moleküls bestimmt, welche Proteine in einer Zelle gebildet werden müssen. Je nach Zelltyp und Funktion finden innerhalb verschiedener Zellen unterschiedliche chemische Reaktionen statt. Diese chemischen Reaktionen werden von Enzymen gesteuert, die Proteine sind. Daher bestimmt die DNA die Struktur und Funktion einer Zelle aufgrund der Tatsache, dass die Sequenz der Nukleotide vorgibt, welche Proteine wann gebildet werden müssen.