Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist für das Leben jeder Zelle essenziell und enthält die Informationen (den Bauplan) jeder Zelle und jedes Proteins. Auf der DNA sind diese Informationen in Form von Genen codiert. Proteine und somit auch die DNA sind für den Stoffwechsel und damit für jedes Lebewesen unabdingbar. Mutationen von Genen können zu schweren Erkrankungen führen, aber auch evolutionäre Vorgänge bedingen. Eukaryoten (Lebewesen aus Zellen mit Zellkernen) verfügen nur über die DNA als Träger der Erbinformationen. Bakterien verfügen zusätzlich noch über sogenannte Plasmide, welche kleine, geschlossene DNA-Ringe darstellen, auf denen auch Informationen über bestimmte Gene codiert sind.

Die DNA ist aus sogenannten Nukleotiden aufgebaut, die sich immer aus folgenden drei Bestandteilen zusammensetzen:

1. Zucker (Desoxyribose)
2. Phosphorsäure
3. Basen: zwei Pyrimidinbasen (Cytosin und Thymin) und zwei Purinbasen (Adenin und Guanin)

Das Rückgrat bilden zwei Einzelstränge aus aufeinanderfolgenden Phosphatgruppen und Desoxyribosemolekülen. Diese sind jeweils über das dritte und fünfte Kohlenstoffatom des Zuckers verknüpft. Dadurch entstehen an jedem Strang zwei verschiedene Enden: Am 3'-Ende trägt das C3-Atom keine Phosphatgruppe und am 5'-Ende trägt das C5-Atom eine Phosphatgruppe. Die Enden sind jeweils antiparallel zueinander. Das bedeutet, dass das 3'-Ende des einen Stranges dem 5'-Ende des anderen Stranges gegenüberliegt.

Die Basen sind am C1-Atom der Ribose befestigt und binden nach der Chargaff-Regel über Wasserstoffbrückenbindungen an die Basen des jeweils anderen Stranges. Dabei bilden Adenin und Thymin zwei und Guanin und Cytosin drei Wasserstoffbrücken aus. Bezogen auf die Basenpaarung sind die Basen komplementär angeordnet. Komplementär bedeutet, dass Thymin und Adenin sowie Cytosin und Guanin immer eine Basenpaarung eingehen. Der Doppelstrang weist ca. alle 10 Basenpaare eine Windung auf, wodurch sich die typische Doppelhelix-Struktur ergibt. Letztendlich ergibt sich durch die Basenfolge die genetische Information für den Bauplan jeder Zelle und somit für jedes Lebewesen.

Die Ribonukleinsäure (RNA) ist ähnlich wie die DNA aus Nukleotiden aufgebaut, weist jedoch im Vergleich zur DNA einige Unterschiede auf:

1. Die RNA enthält wie die DNA eine Pentose als Zucker, welche am zweiten C-Atom allerdings eine Hydroxygruppe (OH) anstelle eines Wasserstoff-Atoms (H) trägt.
2. Die Base Thymin wurde durch die Base Uracil ersetzt.
3. Die RNA liegt meistens einzelsträngig vor.

RNA-Moleküle haben verschiedene Funktionen. Die Funktion und der Aufbau der mRNA und tRNA werden in späteren Kapiteln behandelt.

Die Chargaff-Regel besagt, dass sich jeweils eine Pyrimidinbase (Thymin und Cytosin) mit einer Purinbase (Guanin und Adenin) paart. Daher liegt in der DNA immer genau so viel Adenin wie Thymin und genauso viel Guanin wie Cytosin vor:

1. Purin = Pyrimidin
2. Adenin = Thymin
3. Guanin = Cytosin

Wird der DNA-Aufbau abgefragt, so wird vor allem auf den räumlichen und chemischen Aufbau Wert gelegt (ca. 11 & 12BE). Zu Aufgabe 2 und 3 werden häufig Materialien zu Modifikationen oder Veränderungen der DNA gegeben. Diese sollen anschließend beschrieben und deren Auswirkung auf die DNA erläutert werden.