Deoksiribonukleinska kiselina, ili DNK, je molekula koja sadrži genetski materijal za sve organizme. Nalazi se u većini virusa, svim bakterijama i svim biljnim i životinjskim stanicama. DNK se nalazi unutar jezgre ili kontrolnog centra stanice. Također se može naći unutar mitohondrija i u kloroplastima, u onim stanicama koje ih imaju, kao što su biljke.
Molekula deoksiribonukleinske kiseline sastoji se od dugog lanca nukleotida. Molekule nukleotida nastaju kada se molekula šećera s pet ugljika, pentozni šećer, pridruži fosfatnoj skupini i organskoj bazi. Unutar molekule DNA, šećer je deoksiriboza, a organske baze mogu biti ili adenin, timin, citozin ili gvanin.
Molekule DNK su makromolekule. Sastoje se od mnogih podjedinica koje su ili slične ili identične jedna drugoj. Podjedinice, nukleotidi, spojeni su s kraja na kraj, slično bisernoj ogrlici. Deoksiribonukleinska kiselina je polinukleotid, ali se obično naziva nukleinska kiselina.
Pojedinačni nukleotidi su spojeni između fosfatne skupine jedne i molekule šećera druge. Događa se reakcija kondenzacije kako bi se dva nukleotida spojila zajedno i također proizvodi vodu. Šećerna i fosfatna skupina su iste kroz duljinu lanca, ali bilo koja od četiriju baza može biti vezana za šećer.
Molekula DNA sastoji se od dva komplementarna lanca nukleotida koji su međusobno povezani vodikovom vezom između baza. Svaka baza može se vezati samo s jednom drugom bazom. Točnije, adenin se uvijek spaja s timinom, a citozin se uvijek sparuje s gvaninom. Između adenina i timina postoje dvije vodikove veze, a između citozina i gvanina tri su veze. Dva nukleotidna lanca spiralno kruže jedan oko drugog i tvore strukturu alfa dvostruke spirale.
Specifičan slijed nukleotida duž molekule deoksiribonukleinske kiseline je ono što određuje genetski kod svake stanice. Geni se sastoje od duljina nukleotida duž molekule DNK. Oni su slijedovi trojki nukleotida duž molekule deoksiribonukleinske kiseline. Ove trojke određuju koje će se aminokiseline koristiti za stvaranje proteina. Specifični bazni tripleti kodiraju različite aminokiseline.
Genetski kod molekule DNA određuje koji se proteini moraju formirati u stanici. Unutar različitih stanica odvijaju se različite kemijske reakcije ovisno o vrsti stanice i njezinoj funkciji. Te kemijske reakcije kontroliraju enzimi, koji su proteini. Stoga DNK određuje strukturu i funkciju stanice na temelju činjenice da slijed nukleotida određuje koji proteini se moraju formirati i kada.