Los nucleótidos están compuestos por un grupo fosfato, un azúcar de cinco anillos y una base nitrogenada. Los ácidos nucleicos, como el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ribonucleico (ARN), contienen nucleótidos que se repiten. Los nucleótidos se unen para formar ácidos nucleicos al conectar el grupo fosfato de un nucleótido al azúcar de otro.
El grupo fosfato está formado por un átomo de fósforo y varios átomos de oxígeno. Este grupo de fosfato, llamado grupo de fosfato inorgánico, se enlaza con un azúcar que contiene un anillo hecho de cinco carbonos. En el ADN, el azúcar es desoxirribosa; en el ARN, el azúcar es la ribosa, que contiene un átomo de oxígeno más que la desoxirribosa.
Las bases nitrogenadas se llaman así porque cada compuesto contiene un anillo que contiene nitrógeno. Se encuentran cinco bases nitrogenadas en células humanas: adenina, timina, uracilo, guanina y citosina. La adenina, la timina, la guanina y la citosina existen en el ADN, mientras que la adenina, el uracilo, la guanina y la citosina están en el ARN. La adenina y la guanina son moléculas más grandes llamadas purinas, que contienen dos anillos unidos entre sí. La timina, la citosina y el uracilo son pirimidinas, que son más pequeñas que las purinas y tienen un solo anillo.
En el ADN, dos hebras de ácido nucleico formadas por nucleótidos repetitivos se enroscan entre sí para formar una estructura llamada doble hélice que parece una escalera. Las dos cadenas están unidas entre sí por el enlace de dos bases nitrogenadas. El espacio entre los dos lados de la hélice es tan preciso que solo una purina puede unirse a una pirimidina, lo que significa que la adenina y la timina se unen entre sí, mientras que solo la citosina y la guanina pueden unirse entre sí.