ДНК — линейный биополимер, состоящий из 4 видов нуклеотидов, последовательность которых включает в себе всю наследственную информацию, передающуюся из поколения в поколение и обеспечивающую реализацию программы развития и жизнедеятельности живых организмов. Она содержит полную информацию о структуре всех белков и рибонуклеионовых кислот организма.
С химической точки зрения линейная макромолекула ДНК представляет собой полинуклеотидную цепь в которой нуклеотидные мономеры связаны между собой посредством фосфодиэфирных связей между 5′-фосфатными и 3′-OHгруппами соседних нуклеотидов.

Ниже, на рис. 1 представлены структурные элементы (дезоксирибоза, азотистые основания, нуклеотиды) из которых формируется линейный полимер ДНК, а также фрагмент дезоксиполинуклеотидной цепи ДНК.

Важнейшими элементами структуры ДНК являются азотистые основания: аденин,  гуанин,  тимин и цитозин, обеспечивающие взаимодействие двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль ДНК. Эти взаимодействия осуществляются по комплементарному принципу с помощью водородных связей между парами гуанин-цитозин и аденин-тимин (рис. 2).
Принцип комплементарности оснований заложен в механизм репликации ДНК, которая осуществляется с участием ДНК-полимеразы — фермента, синтезирующего дочернюю цепь ДНК, копируя ее с матричной цепи (рис. 2). Синтез дочерней цепи ДНК начинается с короткой стартовой последовательности — так называемого праймера. Субстратами ДНК-полимеразы являются дезоксирибонуклеотид-трифосфаты. ДНК-полимераза осуществляет пошаговый синтез дочерней ДНК, включая при каждом шаге нуклеотид комплементарный соответствующему нуклеотиду матричной цепи.

В нуклеотидной последовательности макромолекулы ДНК закодирована также информация о различных типах РНК: матричной (мРНК), рибосомальной (рРНК) и транспортной (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК путем ее копирования в последовательности РНК, в процессе транскрипции, и участвуют в биосинтезе белков в процессе трансляции.

Согласно центральной догме молекулярной биологии передача генетической информации от ДНК к белковому продукту осуществляется посредством информационного перехода  ДНК-РНК-белок, который является универсальным для всех клеточных организмов. Репликации же геномной ДНК соответствует информационный переход ДНК-ДНК. Эти информационные переходы осуществляются с высокой точностью, где каждый биополимер используется в качестве матрицы для сборки последующего биополимера до образования конечнего продукта (белка или РНК), обладающего первичной структурой, которая полностью определяется полинуклеотидной последовательностью начального биополимера (матричной ДНК).