ДНК содержит два пуриновых основания — гуанин и аденин, и два пиримидиновых — цитозин и тимин. В РНК тимин заменён на урацил, а в другой форме тРНК присутствуют другие формы основания, включающие небольшие количества N-алкилированных производных.
Нуклеиновые кислоты содержатся в каждой живой клетке. ДНК служит носителем генетической информации. Это обусловлено тесной связью между двумя витками спиралей нуклеиновых кислот, которая основана на очень специфических водородных связях между адениновым (А) остатком одного витка и тиминовым (Т) остатком другого витка, который расположен строго напротив первого, а также между цитозиновым (Ц) остатком одного витка и гуаниновым (Г) остатком другого. Такое образование пар абсолютно специфично: аденин не может образовывать мультивалентные водородные связи с гуанином или цитозином, а цитозин не может образовывать связи с тимином или аденином. Изумительно, что вся наследственность и эволюция зависят от двух групп водородных связей!
Генетический код для синтеза определённой аминокислоты обусловливается последовательностью трёх оснований, Присоединенных к основной цепи, и читается по направлению 5′ → 3′ (например, триплет, кодирующий синтез триптофана, — ЦГГ), однако синтез большинства аминокислот кодируется более чем одним триплетом, в некоторых случаях даже до четырёх, возможно также варьирование трёх нуклеотидов; так, и УАУ, и УАЦ кодируют синтез тирозина. Генетическая информация передаётся при разделении двух витков спирали ДНК, затем происходит репликация за счёт того, что на каждой старой цепи образуется новая цепь, при этом происходит связывание пар АТ и ГЦ водородными связями.