Die wesentlichen Bestandteile eines Nukleotids sind eine Pentose (Fünf-Kohlenstoff-Zucker), eine stickstoffhaltige Base und eine bis drei Phosphatgruppen. Die Kombinationen möglicher Pentosen, Basen und Phosphatgruppen bilden mehrere verschiedene Nukleotide.
In der Natur liegen in Nukleinsäuren zwei verschiedene Zuckerrückgrate vor. Desoxyribose ist in DNA vorhanden und Ribose ist in RNA vorhanden. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Zuckern besteht darin, dass bei Desoxyribose zwei Wasserstoffe an ihren 2'-Kohlenstoff gebunden sind, anstelle eines Wasserstoffs und einer Hydroxylgruppe wie bei Ribose. Die verschiedenen stickstoffhaltigen Basen werden mit den Buchstaben bezeichnet, die normalerweise als genetischer Code bezeichnet werden. Diese stehen für Adenin, Thymin, Uracil, Guanin und Cytosin. Diese Moleküle sind alle Ein- oder Zweiringstrukturen, die Stickstoffatome enthalten. Schließlich bestimmt die Anzahl der an die Base gebundenen Phosphatgruppen, wie viel Energie im Molekül gespeichert ist.
