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脫氧核糖核酸(DNA,為英文Deoxyribonucleic acid的縮寫),又稱去氧核糖核酸,是染色體的主要化學成分,同時也是組成基因的材料。有時被稱為「遺傳微粒」,因為在繁殖過程中,父代把它們自己DNA的一部分複製傳遞到子代中,從而完成性狀的傳播。
事實上,原核細胞(無細胞核)的DNA存在於細胞質中,而真核生物的DNA存在於細胞核中,DNA片斷並不像人們通常想像的那樣,是單鏈的分子。嚴格的說,DNA是由兩條單鏈像葡萄藤那樣相互盤繞成雙螺旋形,根據螺旋的不同分為A型DNA,B型DNA和Z型DNA,詹姆斯·沃森與佛朗西斯·克里克所發現的雙螺旋,是稱為B型的水結合型DNA,在細胞中最為常見。
這種核酸高聚物是由核苷酸連結成的序列,每一個核苷酸都由一分子脫氧核糖,一分子磷酸以及一分子鹼基組成。DNA有四種不同的核苷酸結構,它們是腺嘌呤(adenine,縮寫為A),胸腺嘧啶(thymine,縮寫為T),胞嘧啶(cytosine,縮寫為C)和鳥嘌呤(guanine,縮寫為G)。在雙螺旋的DNA中,分子鏈是由互補的核苷酸配對組成的,兩條鏈依靠氫鍵結合在一起。由於氫鍵鍵數的限制,DNA的鹼基排列配對方式只能是A對T或C對G。因此,一條鏈的鹼基序列就可以決定了另一條的鹼基序列,因為每一條鏈的鹼基對和另一條鏈的鹼基對都必須是互補的。在DNA複製時也是採用這種互補配對的原則進行的:當DNA雙螺旋被展開時,每一條鏈都用作一個模板,通過互補的原則補齊另外的一條鏈。
分子鏈的開頭部分稱為3'端而結尾部分稱為5'端,這些數字表示脫氧核糖中的碳原子編號。