מולקולה של חומצת גרעין המכילה את החומר התורשתי של היצור החי ושל וירוסים רבים. ברוב היצורים היא מכילה את המידע התורשתי החיוני למבנם ולתפקודם, ומאפשרת את העברתו של מידע זה מדור לדור.
ל-DNA מבנה של סליל כפול וארוך. את המבנה הזה גילו ג’יימס ווטסון Watson) (James ופרנסיס קריק(Francis Crick) ב-1953. סליל יחיד של חומצת הגרעין מכונה גדיל. כל גדיל בנוי משרשרת של יחידות מבנה הנקראות נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד מורכב מקבוצת זרחן, סוכר ובסיס חנקני. לבסיס החנקני ארבעה מבנים אפשריים, היוצרים ארבעה נוקלאוטידים שונים: אדנין (A), תימין (T), גואנין(G) או ציטוזין .(C) בין שני הגדילים של הסליל הכפול מחברים קשרי מימן (קשרים כימיים חלשים) שנוצרים בין זוגות בסיסים מתאימים: אדנין מתחבר לתימין וגואנין לציטוזין.
רצף הנוקלאוטידים בסליל הוא שקובע את המידע התורשתי של היצור, והוא מכיל גנים אשר ביטוי שלהם מביא ליצירת חלבונים. סך כל המידע הגנטי שיש ביצור חי מכונה גנום. הגנום האנושי מורכב מרצף של כ-3 מיליארד זוגות בסיסים והוא נמצא בכל תא ותא בגופנו, פרט לתאי דם אדומים. רק חלק מהחומר התורשתי מקודד לגנים. באדם לדוגמא, רק כ-1% מהגנום מקודד לחלבון. 99% הנותרים מכילים אזורים המבקרים את פעילות הגנים (אזורי בקרה), אינטרונים ואזורים אשר תפקידם לא ברור.
ברב היצורים החיים ה-DNA מחולק ומאורגן במבנים המכונים כרומוזומים. לפני שמתרחשת חלוקת תא, הכרומוזומים מכפילים עצמם (תהליך השכפול) כך שכל תא בת יקבל העתק של החומר התורשתי. בעת השכפול, ה-DNA נפתח וכל גדיל משמש כתבנית ליצירת גדיל משלים, כך שמתקבלים שני סלילים כפולים זהים. טעויות בשכפול מתוקנות על פי רב על ידי מערכת תיקון ה-DNA ואם לא, אז נגרמות מוטציות.