Нуклеин қышқылдары қосылыстардың екі түрімен ұсынылған: дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ). Олардың химиялық құрылымын, жасушалық оқшаулануын, жасуша циклдеріндегі сандық өзгерістерін зерттеу, онда белгілер мен қасиеттер туралы генетикалық ақпарат кодталған, генетикалық ақпаратты РНҚ түсіндіретін жасушадағы тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің субстраты ДНҚ болып табылады деген қорытындыға келді.

Химиялық құрылымы бойынша ДНҚ молекуласы – бұл мономерлерден – нуклеотидтерден тұратын полимерді білдіреді. Мономерлерге үш компонент кіреді: қант (дезоксирибоза), фосфат (фосфор қышқылының қалдығы) және азот негізі.

Нуклеотидтер тек негізімен ерекшеленеді және келесідей аталады: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) және цитозин (Ц).

Аденин мен гуанин пуриндерге, тимин және цитозин пиримидиндерге жатады. Нуклеотидтер ДНҚ-полимеразалары ферменттерімен жиналатын полинуклеотид тізбегіне фосфодиэфир байланысымен байланысты. Полинуклеотид тізбегінің ұлғаюы алдыңғы нуклеотидтің 5' орнындағы фосфат тобын кейінгі нуклеотидтің 3' орнындағы гидроксил тобымен байланыстыратын ферменттің бақылауымен 5'à3' бағытта жүреді (35-сурет).

35 сурет – ДНҚ молекуласының сызбасы

Дж. Уотсон мен Ф. Крик ұсынған ДНҚ моделіне сәйкес ДНК молекуласы сәйкестік принципі бойынша азотты негіздер арасындағы сутектік байланыстармен өзара байланысты екі полинуклеотидты тізбектерден тұрады. Бір тізбектің аденині басқа тізбектің тиминді екі сутегі байланысы арқылы байланысады, бір тізбектің гуанині екіншісінің цитозинді үш сутегі байланысы арқылы байланысады. Тізбектер антипараллель: бір тізбектің 5' ұшы екінші тізбектің 3' ұшына және керісінше жалғанады. ДНҚ молекуласында полинуклеотидті тізбектер өз өсінің айналасында бұралған қос шиыршықты құрайды. Шиыршықтың диаметрі 2 нм құрайды.

ДНҚ молекуласында бастапқы құрылым – полинуклеотидті тізбек, екінші құрылым – екі сәйкес тізбек, үшіншілік құрылым – қос шиыршық бөледі.

Прокариоттың жасушаларында ДНҚ жалғыз сақиналы хромосома мен плазмидтерді құрайды. Эукариот жасушаларында ДНҚ негізінен жасуша ядросының хромосомаларында болады.

Ағзалардың әртүрлі түрлерінде жасушаларда ДНҚ-ның әртүрлі мөлшері болады. Бір ағзаның әртүрлі жасушаларында (гепатоциттер, нейроциттер, лимфоциттер) бірдей мөлшерде ДНҚ болады. ДНҚ-ның нуклеотидтік құрамы түрлік белгі болып табылады. Кейбір ағзалар АТ жұптарының көптігімен, басқалары ГЦ көптігімен сипатталады.

ДНҚ – ның маңызды биологиялық қасиеттеріне оның өздігінен көбею-репликация қабілеті жатады. Бұл күрделі көп сатылы процесс, нәтижесінде бір ДНҚ молекуласынан екі бірдей жаңасы пайда болады.

ДНҚ синтезі аналық тізбектердің алшақтығы және сәйкестік принципіне сәйкес оларға туынды тізбектер салу арқылы жартылай кертартпа  түрде жүреді. Жетекші тізбектің құрылысы үздіксіз жүреді, екіншісі – бөлек фрагменттермен кешеуілдейді.

Жасушадағы ДНҚ репликациясы жасушаны бөлуге дайындау кезінде интерфазада жүреді. Репликация механизмі жоғары дәлдікпен сипатталады, оған түзету мен қалпына келтірудің ферментативті үдерістері ықпал етеді.