Les longues chaînes de nucléotides sont appelées acides nucléiques. Deux types d'acides nucléiques sont présents dans les organismes : l'acide désoxyribonucléique et l'acide ribonucléique. L'ADN se compose de deux chaînes de nucléotides liées et enroulées l'une autour de l'autre dans une forme d'échelle torsadée appelée double hélice.
Un nucléotide contient trois composants : un groupe phosphate, un sucre et une base azotée. Le groupe phosphate et le sucre sont liés ensemble pour former la partie squelette d'un acide nucléique. Dans l'ADN, le sucre est le désoxyribose ; dans l'ARN, le sucre est le ribose. La molécule de sucre se lie alors à l'une des nombreuses bases azotées. Avec l'ADN, les bases azotées possibles sont l'adénine, la thymine, la guanine et la cytosine. Pour l'ARN, les bases azotées sont les mêmes que pour l'ADN, sauf que l'ARN utilise l'uracile à la place de la thymine. Les nucléotides sont liés les uns aux autres par des liaisons phosphodiester, qui relient le groupe phosphate d'un nucléotide à la molécule de sucre d'un autre.
