У 1953 році Дж. Уотсон і Ф. Крик запропонували модель будови молекули ДНК, яка пояснює, як ця молекула могла б передавати інформацію та відтворювати саму себе.
Молекула ДНК являє собою дві спірально закручені одна навколо іншої нитки. Кожна нитка являє собою полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Нуклеотид - це хімічна сполука залишків трьох речовин: азотистого підстави, вуглеводу (моносахарида - дезоксирибози) і фосфорної кислоти. ДНК утворена з'єднанням чотирьох видів нуклеотидів. Нуклеотиди відрізняються тільки по азотистих підстав, відповідно до яких їх називають: аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т), цитозин (Ц).
З'єднання нуклеотидів в нитки ДНК відбувається через вуглевод одного нуклеотиду і фосфорну кислоту сусіднього. Вони з'єднуються міцної ковалентного зв'язком.
Принцип комплементарності підстав: Дві ланцюга ДНК з'єднані в одну молекулу азотистими підставами. При цьому аденін з'єднується тільки з тиміном, а гуанін - з цитозином. У зв'язку з цим послідовність нуклеотидів в одному ланцюжку жорстко визначає послідовність в інший ланцюжку. Суворе відповідність нуклеотидів один одному в парних ланцюжках молекули ДНК отримала назву комплементарності. Це властивість лежить в основі утворення нових молекул ДНК на базі вихідної молекули.
Головні відмінні риси генетичного матеріалу полягають у тому, що він є носієм інформації і здатний до самовідтворення. При реплікації (Самоудвоение) молекули ДНК дві її ланцюга відокремлюються одна від одної і біля кожної з них утворюється нова ланцюг, комплементарная старої.
Молекули РНК не настільки великі, як молекули ДНК. РНК - не подвійне, а одинарна ланцюжок з нуклеотидів. Структура РНК створюється чергуванням чотирьох типів нуклеотидів. Вуглевод - рибоза; в РНК замість азотистої основи тиміну входить урацил (У) .В клітці є три види РНК. Назви їх пов'язані з виконуваними функціями.
Інформаційна РНК, яка передає в цитоплазму генетичну інформацію від ДНК, що знаходиться в ядрі; рибосомная РНК, складова значну частину матеріалу рибосом - цитоплазматичних гранул, на яких синтезується білок, і, нарешті, транспортна РНК, яка діє як «адаптор», вбудовуючи амінокислоти зростаючої поліпептидного ланцюга в належному порядку.
Нуклеїнові кислоти виконують в клітини найважливіші біологічні функції. У ДНК зберігається спадкова інформація про всі властивості клітини і організму в цілому. Різні види РНК беруть участь у реалізації спадкової інформації через синтез білка.