Nukleinsäuren sind komplexe biochemische Makromoleküle mit hohem Molekulargewicht, die genetische Informationen in allen lebenden Zellen (und Viren) tragen können. Ihre Monomere werden als Nukleotide bezeichnet und bestehen jeweils aus drei Komponenten: einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Base, einem Pentosezucker und einer Phosphatgruppe.

Die häufigsten Nukleinsäuren sind Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA). Die Phosphatgruppe und der Zucker jedes Nukleotids verbinden sich miteinander und bilden so das Rückgrat der Nukleinsäure, während die Sequenz der stickstoffhaltigen Basen die Informationen speichert. Die häufigsten stickstoffhaltigen Basen sind Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin und Uracil. Die stickstoffhaltigen Basen jedes Strangs einer Nukleinsäure bilden Wasserstoffbrücken mit bestimmten anderen stickstoffhaltigen Basen in einem komplementären Nukleinsäurestrang (ähnlich einem Reißverschluss), sogenannte Basenpaare. Thymin und Uracil binden an Adenin; Adenin bindet nur an Thymin und Cytosin und Guanin können nur aneinander binden.

Neben dem genetischen Material der Zelle spielen Nukleinsäure häufig eine Rolle als Second Messengers (sekundäre Botenstoffe) und bilden das Basismolekül für Adenosintriphosphat (ATP), das für alle lebenden Organismen typische primäre Energieträgermolekül. Die in den beiden Nukleinsäuren möglichen stickstoffhaltigen Basen sind ebenfalls unterschiedlich: Adenine, Cytosin und Guanin kommen sowohl in RNA als auch in DNA vor, Thymin kommt nur in DNA vor und Uracil kommt in RNA vor.