Nukleotidi su molekule koje čine kritični dio RNA i DNK, što ih čini važnim za svaki živi organizam na Zemlji. Ove posebne molekule također su uključene u enzimske reakcije u tijelu, proizvodnju kemijske energije i staničnu signalizaciju. Brojni istraživači rade s nukleotidima, identificirajući različite vrste i njihove funkcije te proučavajući njihovu kemijsku strukturu.
Tri odvojene molekule spajaju se kako bi napravili nukleotid. Prva je baza koja može biti purinski ili pirimidinski spoj. Baza se veže na pentozni šećer, šećer koji ima pet atoma ugljika, stvarajući nukleozid. Nukleozid se zauzvrat spaja s fosfatnom skupinom, stvarajući nukleotid. U slučaju RNA, šećer je šećer riboze, stvarajući ribonukleotid, a u DNK šećer je deoksiribozni šećer, stvarajući deoksiribonukleotid.
Kada se nukleotidi povežu, tvore nukleinsku kiselinu, polimer. U DNA i RNA, kemijske veze stvaraju duge lance nukleinskih kiselina koje su spojene u poznati oblik poput ljestava. Kemijska struktura svakog nukleotida određuje za koji se nukleotid može vezati na ljestvici, što je važna osobina koja određuje kako se DNA i RNA mogu sastaviti. Svaki skup nukleotida koji čini prečku na ljestvici poznat je kao par baza, a pojedinačni organizam može imati milijarde baznih parova u svom genetskom kodu.
Nukleotidi se, zajedno s aminokiselinama, ponekad nazivaju građevnim blokovima života, jer predstavljaju osnovu genetskog koda. U obliku DNK, nukleinske kiseline su sposobne podvrgnuti procesu poznatom kao transkripcija za stvaranje kopije RNA, a kopija RNA usmjerava proizvodnju različitih proteina u tijelu. Ovi proteini su uključeni u svakodnevne biokemijske procese, a također i u temeljnu strukturu organizma, pri čemu se geni za proizvodnju proteina aktiviraju čim se jaje oplodi i stanice se počnu dijeliti.
Istraživanje nukleotida bavi se identificiranjem različitih nukleotida prisutnih u tijelu i njihovim djelovanjem, te promatranjem varijacija nukleotida koje se mogu povezati s patologijama i raznim prirodnim fenomenima. Na primjer, pogreške u proizvodnji nukleotida mogu dovesti do genetskih mutacija, uzrokovanih smetnjama u kopiranju DNK što rezultira oštećenjem različitih područja genetskog koda. Mnogi istraživači koriste sofisticirane sustave računalnog modeliranja kako bi napravili modele nukleotida s kojima rade.