これらの物質が遺伝情報のキャリアとして機能することを修飾する核酸の顕著な特性は、多くの調 基礎は、核酸が長鎖状の分子であり、その骨格はRNA中のリボース糖とDNA中のデオキシリボース糖のリン酸と糖の結合の繰り返し配列からなることを発見した先駆的な生化学者によって築かれた。 骨格の糖リンクには、二種類の窒素塩基が付着しています: プリンとピリミジン。 プリンはDNAとRNAの両方でアデニン（A）とグアニン（G）であり、ピリミジンはDNAのシトシン（C）とチミン（T）であり、RNAのシトシン（C）とウラシル（U）である。 単一のプリンまたはピリミジンは、各糖に接続されており、全体のリン酸-糖-塩基サブユニットは、ヌクレオチドと呼ばれています。 動物や植物の異なる種から抽出された核酸は、四つのヌクレオチドの異なる割合を持っています。 他の人がより多くのグアニンとシトシンを持っている間、いくつかは、アデニンとチミンで比較的豊富です。 しかし、生化学者Erwin Chargaffによって、Aの量は常にTに等しく、Gの量は常にCに等しいことが発見されました。

1950年代初頭に遺伝の化学的基礎としてDNAが一般的に受け入れられ、多くの科学者が窒素塩基が糸状分子を構成するためにどのように適合するかを決定することに注意を向けた。 DNAの構造は、1953年にアメリカの遺伝学者ジェームズ-ワトソンとイギリスの生物物理学者フランシス-クリックによって決定された。 WatsonとCrickは、DNAが二重らせんであることを示すためにX線回折パターンを分析した英国の物理学者Rosalind FranklinとMaurice Wilkinsの研究に主に基づいてモデルを作成しました。 Chargaffの発見は、WatsonとCrickに、アデニンは何らかの形でチミンと対になり、グアニンはシトシンと対になっていることを示唆した。

この情報を使用して、WatsonとCrickは、一方の鎖のアデニンが他方のチミンに結合し、一方の鎖のグアニンが他方のシトシンに結合している二つの絡み合った鎖からなる二重らせんとしてDNAを示す現在有名なモデルを思いついた。 構造は螺旋状にねじれたはしごに似ています：はしごの側面は砂糖とリン酸基で構成され、ラングは対になった窒素塩基で構成されています。 構造のワイヤーモデルを作ることによって、モデルがDNAの分子寸法の要件に適合できる唯一の方法は、Aが常にTとGとCと対になっている場合であ DNA中の結合のほとんどは強い共有結合であるが、A-TおよびG-C結合は弱い水素結合である。 しかし、分子の中心に沿った複数の水素結合は、2本の鎖を一緒に保持するのに十分な安定性を与える。

ワトソンとクリックの二重らせんの二つの鎖は反平行であった;すなわち、ヌクレオチドは反対の向きに配置された。 これは、ヌクレオチドのL字型が靴下であると想像される場合に視覚化することができます：靴下の首は窒素塩基であり、つま先はリン酸基であり、かかとは糖基である。 ヌクレオチド鎖は、その後、首がDNA分子の中心に向かって内側を指して、つま先にかかとを取り付けた靴下の文字列になります。 一方の鎖では、糖-リン酸骨格の配置は、つま先-かかと-つま先-かかとなどであり、同じ方向の他の鎖では、配置はかかと-つま先-かかと-つま先であろう。 化学的には、かかとは3′-ヒドロキシル末端であり、つま先は5′-リン酸末端である。 （これらの名前は、糖-リン酸結合が形成される炭素原子に由来する。 従って、一方のＤＮＡ鎖は５’→３’（５つの素数から３つの素数）であり、他方のＤＮＡ鎖は３’→５’である。

WatsonとCrickは、彼らの提案されたDNA構造が遺伝性分子の二つの必要な特徴を満たしていると指摘した。 まず、遺伝性分子は、情報を次の世代に渡すことができるように複製が可能でなければなりません; したがって、ワトソンとクリックは、二重らせんの2つの半分が分離することができれば、それらは2つの同一の二重らせんの合成のためのテンプレートとして機能する可能性があると仮定した。 第二に、遺伝性分子には完全な生物の発達を導くための情報が含まれていなければならないため、ワトソンとクリックはヌクレオチドの配列がこの種のコード化された情報を表している可能性があると推測した。 その後の研究では、両方の点についての彼らの推測が正しいことが示されました。