De nucleïnezuren zijn essentieel biopolymeren gevonden in alle levende wezens, waar ze functioneren om te coderen, over te dragen en uit te drukken genen. Deze groot moleculen worden nucleïnezuren genoemd omdat ze voor het eerst werden geïdentificeerd in de kern van cellenze zijn echter ook te vinden in mitochondriën en chloroplasten evenals bacteriën en virussen. De twee belangrijkste nucleïnezuren zijn desoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA).
DNA is een dubbelstrengs molecuul georganiseerd in het chromosoom in de celkern, waar het codeert voor de genetische informatie van een organisme. Wanneer een cel deelt, wordt een kopie van deze genetische code doorgegeven aan de nieuwe cel. Het kopiëren van de genetische code wordt genoemd replicatie.
RNA is een enkelstrengs molecuul dat DNA kan aanvullen of 'matchen'. Een type RNA dat messenger-RNA of mRNA wordt genoemd, leest DNA en maakt er een kopie van door middel van een proces genaamd transcriptie. mRNA draagt deze kopie van de kern naar ribosomen in het cytoplasma, waar transfer RNA of tRNA helpt om aminozuren aan de code aan te passen, waardoor uiteindelijk eiwitten worden gevormd door een
proces genaamd vertaling.De basen en de suiker zijn verschillend voor DNA en RNA, maar alle nucleotiden verbinden met elkaar via hetzelfde mechanisme. De primaire of eerste koolstof van de suiker is gekoppeld aan de basis. Koolstof nummer 5 bindt aan de fosfaatgroep. Wanneer nucleotiden aan elkaar binden om DNA of RNA te vormen, hecht het fosfaat van een van de nucleotiden zich aan de 3-koolstof van de suiker van het andere nucleotide, wat de suiker-fosfaatruggengraat van de nucleïnezuur vormt zuur. De link tussen de nucleotiden wordt een fosfodiësterbinding genoemd.
Zowel DNA als RNA worden gemaakt met behulp van basen, een pentosesuiker en fosfaatgroepen, maar de stikstofbasen en de suiker zijn niet hetzelfde in de twee macromoleculen.
DNA wordt gemaakt met de basen adenine, thymine, guanine en cytosine. De bases hechten op een heel specifieke manier aan elkaar. Adenine- en thyminebinding (A-T), terwijl cytosine- en guaninebinding (G-C). De pentosesuiker is 2'-deoxyribose.
RNA wordt gemaakt met de basen adenine, uracil, guanine en cytosine. Basenparen vormen op dezelfde manier, behalve dat adenine samenkomt met uracil (A-U), met guaninebinding met cytosine (G-C). De suiker is ribose. Een gemakkelijke manier om te onthouden welke bases met elkaar paren, is door naar de vorm van de letters te kijken. C en G zijn beide gebogen letters van het alfabet. A en T zijn beide letters gemaakt van kruisende rechte lijnen. U kunt zich herinneren dat U overeenkomt met T als u zich herinnert dat U T volgt wanneer u het alfabet reciteert.
Adenine, guanine en thymine worden de purinebasen genoemd. Het zijn bicyclische moleculen, wat betekent dat ze uit twee ringen bestaan. Cytosine en thymine worden de pyrimidinebasen genoemd. Een pyrimidinebase bestaat uit een enkele ring of heterocyclisch amine.
Hoewel ontdekt in eukaryoten, realiseerden wetenschappers zich in de loop van de tijd dat een cel geen kern hoeft te hebben om nucleïnezuren te bezitten. Alle echte cellen (bijvoorbeeld van planten, dieren, schimmels) bevatten zowel DNA als RNA. De uitzonderingen zijn enkele volwassen cellen, zoals menselijke rode bloedcellen. Een virus heeft DNA of RNA, maar zelden beide moleculen. Hoewel het meeste DNA dubbelstrengs is en het meeste RNA enkelstrengs, zijn er uitzonderingen. Enkelstrengs DNA en dubbelstrengs RNA bestaan in virussen. Zelfs nucleïnezuren met drie en vier strengen zijn gevonden!