Materi genetik terutama terdiri dari 5 basa nitrogen. Baik DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat) telah digunakan sebagai molekul untuk mengirimkan kode protein antar generasi. DNA biasanya terdiri dari 4 basa nitrogen: adenin, sitosin, guanin dan timin, sedangkan pada RNA timin digantikan oleh urasil. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang sifat masing-masing basa nitrogen dalam artikelnya sendiri . Selain basa ini, pada kesempatan yang sangat spesifik, basa lain yang lebih jarang dapat membentuk bagian dari rantai asam nukleat, tetapi yang berasal dari salah satu dari 5 ini. Hipotesis yang paling luas adalah bahwa RNA adalah molekul pertama yang berfungsi untuk menyimpan informasi genetik yang kemudian digantikan oleh DNA yang lebih stabil.
DNA adalah molekul yang paling banyak digunakan untuk menyimpan informasi genetik, RNA lebih tidak stabil dan dapat mengalami lebih banyak mutasi karena penyebab eksternal, seperti sinar ultraviolet. Sebagian besar organisme mengkodekan gen mereka dalam DNA dan hanya ini yang ditranskripsi menjadi RNA untuk diterjemahkan menjadi protein. RNA digunakan sebagai materi genetik dalam beberapa kelompok virus, yang proteinnya dikodekan dalam sejumlah kecil basa nitrogen. Namun, tidak semua DNA atau RNA merupakan bagian dari materi herediter. Justru sebaliknya, sejumlah besar genom memenuhi fungsi lain. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang masalah ini di sini .
Baik DNA dan RNA adalah makromolekul linier, tidak bercabang, yang dibentuk oleh empat basa nitrogen yang menyusunnya, dihubungkan oleh monosakarida 5-karbon, ribosa, dan gugus fosfat, yang membentuk penyatuan antara dua ribosa. Basa nitrogen yang ditetapkan, ribosa ditambah fosfat disebut nukleotida dan merupakan unit dasar DNA atau RNA.
Untuk meningkatkan stabilitasnya, DNA mampu mengikat, melalui basa nitrogen, ke molekul DNA lain, membentuk untai ganda. RNA juga memiliki kemampuan untuk membentuk untai ganda, beberapa virus mengandung materi genetiknya dalam untai ganda RNA. Selain itu, RNA dapat berhibridisasi dengan DNA, dan sebenarnya ia melakukannya dengan cara yang sama di semua organisme, dengan banyak tujuan, mulai dari pembungkaman gen, hingga inisiasi penyalinan DNA.
Ikatan antara basa nitrogen dibuat dengan cara yang saling melengkapi, yaitu, Adenin akan selalu mengikat Timin dan Guanin ke Sitosin. Adenin dan Guanin berasal dari purin, molekul dengan dua cincin aromatik (heterosiklik). Timin, Urasil, dan Sitosin berasal dari pirimidin dan berbentuk seperti cincin aromatik. Dengan cara ini, kita telah mengetahui bahwa basa murni berikatan dengan pirimidin dan ikatan ini juga sangat selektif (AT, AU dan GC).
Ikatan antara Adenin dan Timin atau Urasil kurang kuat dibandingkan antara Guanin dan Sitosin, hal ini disebabkan fakta bahwa hanya 2 ikatan hidrogen yang terbentuk antara kedua molekul, dibandingkan dengan 3 yang ditemukan dalam hubungan CG..
Untaian memiliki rasa membaca oleh enzim polimerase dari ujung 5 ‘ke 3’. Ketika dua untai bersatu, melalui basa nitrogennya, setiap untai saling melengkapi satu sama lain, sedemikian rupa sehingga jika sebuah untai terdiri dari 5’ATCGAATT3 ‘, untai komplementer terdiri dari 5’AATTCGAT3’.