Cadeias longas de nucleotídeos são chamadas de ácidos nucléicos. Dois tipos de ácidos nucléicos são encontrados nos organismos: ácido desoxirribonucléico e ácido ribonucléico. O DNA consiste em duas cadeias de nucleotídeos ligadas e enroladas uma na outra em uma forma de escada torcida chamada de dupla hélice.
Um nucleotídeo contém três componentes: um grupo fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada. O grupo fosfato e o açúcar são ligados para formar a parte principal de um ácido nucléico. No DNA, o açúcar é a desoxirribose; no RNA, o açúcar é a ribose. A molécula de açúcar então se liga a uma das várias bases nitrogenadas. Com o DNA, as possíveis bases nitrogenadas são adenina, timina, guanina e citosina. Para o RNA, as bases nitrogenadas são as mesmas do DNA, exceto que o RNA usa uracila no lugar da timina. Os nucleotídeos são ligados uns aos outros por ligações fosfodiéster, que ligam o grupo fosfato de um nucleotídeo à molécula de açúcar de outro.
