細胞中編碼和控制的信息是與DNA分子緊密地聯系在一起的。DNA與染色質有著重大聯系。DNA是一種高分子聚合物，即由重復單位構成的大分子。每一單位都由三種較小分子組成，它們彼此結合形成核苷酸。堿基共有四種：胸腺嘧啶(T)，胞嘧啶(C)，腺嘌呤(A)，鳥嘌呤(G)。人的堿基比例 A:T:G:C是29.2:29.4:21.0:20.4，A+T/C+G比例為1.53。在多數來源DNA中，嘌呤的克分子數等于嘧啶的克分子數，即 A+G=T+C，A=T，C=G。DNA分子由兩條螺線纏繞的分子鏈組成。鏈由糖和磷酸殘基交錯連接形成。每條鏈都有一個糖-磷酸主鏈和由糖部分向內突出的那些堿基。在DNA分子中各個堿基排列成對，DNA分子整體呈雙螺旋形式。脫氧核糖與堿基的特定碳原子連接，大分子中相鄰的兩個糖分子通過與磷酸形成的磷酸酯鍵彼此連接。堿基借助于氫鍵相互連接，使整個分子保持穩定。堿基配對是嚴格互補的：A與T配對，C與G配對，DNA分子的兩條鏈在整個分子長度內是彼此互補的。
在人的細胞中，DNA 是位于與膜相連的細胞核內，而蛋白質的合成則在細胞質里進行。細胞直接讀出的信息是編碼RNA分子上的，細胞不能直接閱讀染色體DNA上的信息。 DNA中的胸腺嘧啶在RNA中由極為相似的分子尿嘧啶代替。RNA是單鏈的，與其模板DNA雙螺旋中的一條多核苷酸鏈互補。這些信息最終被編譯成特定的結構蛋白或酶蛋白。