Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un alto número de compuestos químicos denominados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está constituido por tres unidades: una molécula de azúcar denominada desoxirribosa, un conjunto fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados denominados bases: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C). La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está envuelta por un conjunto fosfato a un lado y una base al otro. El conjunto fosfato está a su vez unido a la desoxirribosa del nucleótido adyacente de la cadena. Estas subunidades enlazadas desoxirribosa-fosfato forman los lados de la escalera; las bases están enfrentadas por relaciones, mirando hacia el interior, y forman los travesaños.
Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan invariablemente con los que contienen timina, y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles denominados enlaces de hidrógeno.
En 1953, el bioquímico americano James Watson y el biofísico británico Francis Crick comunicaron la primera descripción de la estructura del ADN. Su modelo recibió tal relevancia para comprender la producción proteica, la replicación del ADN y las mutaciones, que los científicos obtuvieron en 1962 el Premio Nobel de Medicina por su obra.
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