Nukleotide bestehen aus einer Phosphatgruppe, einem Fünfringzucker und einer Stickstoffbase. Nukleinsäuren wie Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) enthalten sich wiederholende Nukleotide. Nukleotide verbinden sich zu Nukleinsäuren, indem sie die Phosphatgruppe eines Nukleotids mit dem Zucker eines anderen verbinden.
Die Phosphatgruppe besteht aus einem Phosphoratom und mehreren Sauerstoffatomen. Diese Phosphatgruppe, auch anorganische Phosphatgruppe genannt, verbindet sich mit einem Zucker, der einen Ring aus fünf Kohlenstoffatomen enthält. In der DNA ist der Zucker Desoxyribose; in RNA ist der Zucker Ribose, die ein Sauerstoffatom mehr enthält als Desoxyribose.
Die stickstoffhaltigen Basen werden so genannt, weil jede Verbindung einen stickstoffhaltigen Ring enthält. In menschlichen Zellen finden sich fünf stickstoffhaltige Basen: Adenin, Thymin, Uracil, Guanin und Cytosin. Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin kommen in der DNA vor, während Adenin, Uracil, Guanin und Cytosin in der RNA vorkommen. Adenin und Guanin sind größere Moleküle, die Purine genannt werden und zwei miteinander verbundene Ringe enthalten. Thymin, Cytosin und Uracil sind Pyrimidine, die kleiner als Purine sind und einen einzelnen Ring haben.
In der DNA verdrehen sich zwei Nukleinsäurestränge aus sich wiederholenden Nukleotiden umeinander, um eine Struktur namens Doppelhelix zu bilden, die wie eine Leiter aussieht. Die beiden Stränge sind durch die Verknüpfung zweier stickstoffhaltiger Basen miteinander verbunden. Der Abstand zwischen den beiden Seiten der Helix ist so präzise, dass sich nur ein Purin mit einem Pyrimidin verbinden kann, was bedeutet, dass Adenin und Thymin aneinander binden, während nur Cytosin und Guanin aneinander binden können.
