Um nucleotídeo é a unidade monomérica do DNA. Os nucleotídeos são compostos de um açúcar, um fosfato e uma base nitrogenada. O DNA é um polímero que consiste em muitos desses monômeros ligados entre si.
O açúcar e o fosfato de um nucleotídeo se ligam ao açúcar e ao fosfato de outro nucleotídeo em um padrão alternado para formar a espinha dorsal de uma fita de DNA. A porção de base nitrogenada do nucleotídeo se liga a uma base nitrogenada complementar de outro nucleotídeo para formar o meio de uma fita de DNA.
O DNA consiste em quatro tipos de bases nitrogenadas. Adenina e guanina são bases maiores e são classificadas como purinas. As outras duas bases, citosina e timina, são piramidinas. A adenina se liga à timina e a citosina se liga à guanina para formar uma conexão entre duas fitas de nucleotídeos. Essas bases se ligam por meio de ligações químicas fracas entre seus átomos de hidrogênio.
Uma vez que as fitas de nucleotídeos são conectadas pelas ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas no meio, a estrutura do DNA assume uma forma conhecida como dupla hélice. Uma dupla hélice é uma estrutura em forma de escada que se torce em espiral. A escada torce devido às ligações químicas fracas entre cada uma das bases nitrogenadas.