核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者，它不仅对于生命的延续、生物物种遗传特性的保持、生长发育和细胞分化等起着重要的作用，而且与生物变异，如肿瘤、遗传病、代谢病等也密切相关。因此，核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。核酸分为两大类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸。脱氧核糖核酸分子含有生物物种的所有遗传信息，分子量一般都很大，它为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构。我们已经知道DNA是遗传物质，通过它能够使上一代的性状在下一代表现出来。那么，DNA为什么能够起遗传作用呢？这与它的结构和功能特点有着密切的关系。
20世纪40年代至50年代，科学家已经知道DNA分子是由4种脱氧核苷酸组成的一种高分子化合物。但是，对于只由4种脱氧核苷酸组成的DNA分子为什么能够成为遗传物质，他们仍然感到困惑不解。为此，许多科学家都投入到对DNA分子结构的研究中。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克，共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。由于组成脱氧核苷酸的碱基只有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），因此，脱氧核苷酸也有四种，即腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子就是由很多个脱氧核苷酸聚合而成的长链，简称多核苷酸链。
沃森和克里克认为，DNA分子的立体结构是规则的双螺旋。这种结构的主要特点是：DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连结，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连结成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。在DNA分子的结构中，碱基之间的氢键具有固定的数目，即A与T之间以2个化学键相连（AT），G与C之间以3个化学键相连（G≡C）。由于嘌呤分子（A、G）大于嘧啶分子（C、T），因此，要保持DNA两条长链之间的距离不变，必定是一个嘌呤与一个嘧啶配对。根据碱基分子所占空间的大小，只有A与T配对，G与C配对，碱基对的长度才能大致相同。DNA分子的大小仅有10nm。根据DNA分子的上述特点，沃森和克里克制作出了DNA分子的双螺旋结构模型，并因此与威尔金斯共同获得1962年的诺贝尔生理学奖。