제임스 D. 왓슨
왓슨과 크릭은 DNA가 뉴클레오타이드로 구성된 이중나선 구조라고 설명하였다. 만일 DNA 이중나선을 꼬여진 사다리로 생각한다면 발판은 수소결합으로 연결된 A-T와 G-C염기쌍이고, DNA의 가로대는 공유결합으로 연결된 디옥시리보오스와 인산이 교대로 배열되어 있다. DNA 뉴클레오티드에는 디옥시리보오스, 염기, 인산이 각각 하나씩 있다. DNA는 흔히 직선 구조로 묘사되지만 실제로는 아주 복잡하고 그 복잡성이 DNA 기능에 도움이 된다. DNA 뉴클레오티드에 포함된 염기는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민이다. 아데닌과 구아닌은 2개의 유기 고리 구조를 갖는 퓨린이고, 시토신과 티민은 1개의 유기 고리 구조를 갖는 피리미딘이다. A와 T 그리고 G와 C가 수소결합으로 연결된 염기쌍은 각 염기쌍이 하나의 고리 구조와 2개의 고리 구조를 갖기 때문에 나선 사이의 거리가 일정하다. 이러한 퓨린-피리미딘 쌍을 상보적 염기쌍(complementary base pair) 또는 염기쌍이라 부른다. 상보적 염기쌍은 유전자 기능과 DNA 복제의 기본이다.
미토콘드리아 DNA
일반적으로 사람을 포함한 후생동물 세포 한 개당 미토콘드리아 DNA 100-10,000개 복사본이 있다. 포유류의 경우 각 이중가닥 원형 미토콘드리아 DNA 분자는 15,000-17,000개 의 염기쌍으로 이루어진다. 미토콘드리아 DNA의 양쪽 가닥은 뉴클레오타이드 함량이 다르다. 구아닌이 풍부한 가닥은 무거운 사슬(, H-strand)로, 시토신이 풍부한 가닥은 가벼운 사슬(L-strand)로 불린다. 무거운 사슬에는 28개, 가벼운 사슬에는 9개의 유전자가 암호화되어 있다. 총 37개의 유전자 중 13개는 단백질(폴리펩티드)로 발현되고, 22개는 전령 RNA(tRNA), 그리고 나머지 2개는 리보솜 RNA(rRNA)의 대단위 및 소단위가 된다. 몇몇 종은 유전자 한두 개가 부족하고 미토콘드리아 DNA의 크기가 큰 경우도 있지만, 이 비율은 대부분의 후생동물에서 일정하다. 진균류와 식물은 유전자의 수와 DNA의 크기에서 훨씬 큰 차이를 보이고, 이 경우에도 진핵생물에 존재하는 주요 유전자는 모두 가지고 있다. 특정 식물 종은 염기쌍 2,500,000개에 달하는 미토콘드리아 DNA를 가지고 있기도 하지만 훨씬 적은 양의 미토콘드리아 DNA를 가진 유사한 종과 유전자 수와 종류는 같다.