脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，縮寫為DNA）又稱去氧核糖核酸，是一種分子，可組成遺傳指令，以引導生物發育與生命機能運作。主要功能是長期性的資訊儲存，可比喻為「藍圖」或「食譜」。其中所包含的指令，是建構細胞中其他的化合物，如蛋白質與RNA所需。帶有遺傳訊息的DNA片段稱為基因，其他的DNA序列，有些直接以自身構造發揮作用，有些則參與調控遺傳訊息的表現。

DNA是一種長鏈聚合物，組成單位稱為核苷酸。長鏈骨架是由糖類與磷酸分子組成，兩者之間以酯鍵相連。每個糖分子都與四種鹼基裡的其中一種相接，這些鹼基沿著DNA長鍊所排列而成的序列，可組成遺傳密碼，是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄，是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息，另有一些本身就擁有特殊功能，例如構成核糖體的rRNA、進行基因剪接作用的snRNA，或是參與RNA干擾的siRNA。

在細胞內，DNA能組織成一種稱為染色體的結構，而細胞中的整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製，此過程稱為DNA複製。對真核生物，如動物、植物及真菌而言，染色體是存放於細胞核內；對於原核生物而言，如細菌，則是存放在細胞質中的類核裡。染色體上的染色質蛋白，如組織蛋白，能夠將DNA組織並壓縮，以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用，進而調節基因的轉錄。
物理與化學性質
DNA是一種由核苷酸重複排列組成的長鍊聚合物，寬度約22到24埃（2.2到2.4奈米），每一個核苷酸單位則大約長3.3埃（0.33奈米）。在整個DNA聚合物中，可能含有數百萬個相連的核苷酸。例如人類細胞中最大的1號染色體中，就有220萬個鹼基對。通常在生物體內，DNA並非單一分子，而是形成兩條互相配對並緊密結合，且如蔓藤般地纏繞成雙螺旋結構的分子。每個核苷酸分子的其中一部分會相互連結，組成長鍊骨架；另一部分稱為鹼基，可使成對的兩條DNA相互結合。所謂核苷酸，是指一個核苷加上一個或多個磷酸基團，核苷則是指一個鹼基加上一個糖類分子。

DNA骨架是由磷酸與糖類基團交互排列而成。組成DNA的糖類分子為環狀的2-脫氧核糖，屬於五碳糖的一種。磷酸基團上的兩個氧原子分別接在五碳糖的3號及5號碳原子上，形成磷酸雙酯鍵。這種兩側不對稱的共價鍵位置，使每一條DNA長鏈皆具方向性。雙螺旋中的兩股核苷酸互以相反方向排列，這種排列方式稱為反平行。DNA鏈上互不對稱的兩末端一邊叫做5'端，另一邊則稱3'端。DNA與RNA最主要的差異之一，在於組成糖分子的不同，DNA為2-脫氧核糖，RNA則為核糖。

兩股DNA長鏈上的鹼基以氫鍵相互吸引，使雙螺旋形态得以維持。這些鹼基可分為兩大類，以5角及6角雜環化合物組合而成的一類稱為嘌呤；只有一個6角雜環的則稱為嘧啶。組成DNA的鹼基，分別是腺嘌呤（縮寫A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）與胸腺嘧啶（T）。鹼基、糖類分子與磷酸三者結合之後，便成為完整的核苷酸。還有一種鹼基稱為尿嘧啶（U），此種鹼基比胸腺嘧啶少了一個位於環上的甲基，一般出現在RNA分子中，角色相當於DNA裡的胸腺嘧啶。通常在DNA中，它会作为胞嘧啶的分解产物，或是CpG岛中未經甲基化的胞嘧啶突变产物。少見的例外發現於一種稱為PBS1的細菌病毒，此類病毒的DNA中含有尿嘧啶。在某些特定RNA分子的合成過程中，會有許多尿嘧啶在酵素的作用下失去一個甲基，因而轉變成胸腺嘧啶，這種情形大多出現於一些在構造上具有功能，或者具有酵素能力的RNA上，例如轉運RNA與核糖體RNA。

DNA片段結構動畫，各種鹼基水平排列於兩條螺旋長鏈之間。放大觀看兩股DNA長鏈會以右旋方式相互纏繞成雙螺旋結構，由於以磷酸联结而成的骨架位於外部，且兩股之間會留下一些空隙，因此位於螺旋內部的鹼基，即使從螺旋外側依然可見（如右方動畫）。雙螺旋的表面有兩種凹槽（或称“沟”）：較大的寬22埃；較小的寬12埃[30]。由於各個鹼基靠近大凹槽的一面較容易與外界接觸，因此如轉錄因子等能夠與特定序列結合的蛋白質與鹼基接觸時，通常是作用在靠近大凹槽的一面。

核糖核酸（縮寫為RNA，即Ribonucleic Acid），是存在於生物细胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳訊息載體，并参与蛋白质合成。还参与基因表达调控。

RNA由核糖核苷酸經磷酯鍵縮合而成長鏈狀分子。一個核糖核苷酸分子由磷酸，核糖（五碳醣）和碱基構成。RNA的碱基主要有四種，即A腺嘌呤、G鳥糞嘌呤、C胞嘧啶和U尿嘧啶。其中，U（尿嘧啶）相當於/取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成為RNA的特徵碱基。

與DNA不同的是，RNA一般為單鏈長分子，但在一般水溶液中會形成分子內雙螺旋結構。此外，RNA本身也需要通過鹼基配對原則形成一定的二級結構乃至三級結構來行使生物學功能。RNA的碱基配對規則基本上和DNA相同，不過除了A-U、G-C配對外，G-U也可以配對。

在细胞中，根據結構功能的不同，RNA主要分三類，即tRNA（轉運RNA）, rRNA（核糖体RNA）, mRNA（信使RNA）。mRNA是合成蛋白質的模板，内容按照細胞核中的DNA所轉錄；tRNA是mRNA上碱基序列（即遺傳密碼子）的識別者和氨基酸的轉運者；rRNA是組成核糖体的部分，而核糖體是蛋白質合成的機械。而在細胞中，還有許多種類和功能不一的小型RNA（small RNA），像是組成 spliceosome 的snRNAs（small nuclear RNAs），負責rRNA成型的snoRNAs（small nucleolar RNAs）以及最近很熱門/紅火的、會讓細胞特定基因表現減緩（knockdown, KD）的miRNAs（microRNAs）等等。

在病毒方面，很多病毒只以RNA作为其唯一的遺傳訊息載體（有別於細胞生物普遍用雙鏈DNA做為載體）。

1982年以来，研究表明，不少RNA，如I、II型内含子（type-I、type-II intron），RNase P，HDV，核糖體RNA等等都有催化生化反應過程的活性，即具有酶的活性，這類RNA被稱為核酶（ribozyme）。

20世纪90年代以来，又發現了RNAi（RNA interference，RNA干擾）等等現象，証明RNA在基因表達調控中具有重要作用。