Nukleové kyseliny sú biomakromolekulové látky, zodpovedné za organizáciu a reprodukciu živej hmoty. Vo svojich makromolekulách nukleové kyseliny uchovávajú a prenášajú genetickú informáciu bunky a ich prostredníctvom sa táto informácia prepisuje do špecifickej štruktúry bielkovín. 

Nukleové kyseliny sú polynukleotidy, ktorých stavebou jednotkou sú nukleotidy. Nukleotid sa skladá z troch častí:

1. dusíkaté purínové alebo pyrimidínové bázy

2. pentóza D-ribóza alebo 2-deoxy-D-ribóza

3. kyselina trihydrogénfosforečná H3PO4

Dusíkaté bázy sú heterocyklické zlúčeniny, odvodené od:

- purínu (adenín A, guanín G)

- pyrimidínu (cytozín C, tymín T, uracil U)

Dôležitými nukleotidmi sú AMP (adenozín - monofosfát), ADP (adenozín - difosfát) a ATP (adenozín - trifosfát), ktoré sa zúčastňujú prenosu voľnej chemickej energie. ATP je primárnym zdrojom energie pre bunku. 

Podľa zloženia nukleotidov a cukornej zložky rozlišujeme dva typy nukleových kyselín:

DNA - deoxyribonukleová kyselina

RNA - ribonukleová kyselina

DNA (deoxyribonukleová kyselina) sa skladá z:

- dusíkaté bázy: purínové (adenín, guanín), pyrimidínové (tymín, cytozín)

- cukor: 2-deoxy-D-ribóza

- kyselina trihydrogénfosforečná H3PO4

Molekula DNA má primárnu, sekundárnu a terciárnu štruktúru.

Primárna štruktúra DNA

Primárna štruktúra DNA je daná počtom a poradím nukleotidov (sekvenciou nukleotidov), ktoré sú v polynukleotidovom reťazci pospájané 3',5'-fosfodiesterovou väzbou. Relatívna molekulová hmotnosť takejto makromolekuly je rádovo až 109 Da, čo predstavuje asi 200 tisíc stavebných jednotiek.

Primárna štruktúra DNA určuje poradie aminokyselín v bielkovinách. Sekvencia nukleotidov, ktorá obsahuje informáciu pre syntézu určitého produktu (najčastejšie funkčnej bielkoviny), sa nazýva gén. Gén je základnou jednotkou dedičnosti. Zdedená porucha v sekvencii nukleotidov, teda porucha primárnej štruktúry DNA, spôsobuje genetické ochorenia.

Sekundárna štruktúra DNA

Molekulu DNA tvoria dva polynukleotidové reťazce ležiace tesne nad sebou, pričom oproti A (adenínu) jedného vlákna sa vždy nachádza T (tymín) na druhom vlákne a oproti C (cytozínu) sa vždy nachádza G (guanín). Toto párovanie sa označuje ako komplementarita dusíkatých báz. Umožňuje tvorbu presnej kópie molekuly DNA a zabezpečuje kontinuitu života. 

Dva protiľahlé reťazce DNA sa párujú pomocou vodíkových mostíkov. Medzi A - T sú 2 vodíkové mostíky a medzi C - G sú 3 vodíkové mostíky. Počet vodíkových mostíkov určuje silu väzby, ktorá má význam pre deje súvisiace s metabolizmom DNA (napr. v oblastiach bohatých na A - T dochádza ľahšie k rozpletaniu reťazcov pri začiatku replikácie DNA).

V roku 1963 navrhli Watson a Crick priestorový model DNA, ktorým je vyjadrená jej sekundárna štruktúra. Tvoria ju dva polynukleotidové reťazce, ktoré sú antiparalelne spletené do pravotočivej dvojzávitnice - dvojitý α - helix. 

Terciárna štruktúra DNA

Terciárna štruktúra DNA vzniká stočením dvojzávitnice v priestore do tzv. superhelixu. Takto zvinutá DNA sa nazýva superšpiralizovaná DNA.

RNA (ribonukleová kyselina) sa skladá z:

- dusíkaté bázy: purínové (adenín, guanín), pyrimidínové (uracil, cytozín)

- cukor: D-ribóza

- kyselina trihydrogénfosforečná H3PO4

Primárna štruktúra RNA je podobná primárnej štruktúre DNA. Rozdiel je len v zložení nukleotidov. V primárnej štruktúre RNA sa namiesto deoxyribózy nachádza ribóza a z dusíkatých báz namiesto tymínu T uracil U.

Sekundárna a terciárna štruktúra RNA je oveľa rôznorodejšia ako sekundárna a terciárna štruktúra DNA. Pri izolácii RNA z bunky dostaneme vzorku, ktorá obsahuje rôzne typy tejto nukleovej kyseliny. Dokonca ani molekula jedného typu RNA nemusí mať rovnakú priestorovú štruktúru. 

Podľa biologickej funkcie a lokalizácie poznáme 3 základné typy RNA: