ดีเอ็นเอ
ดีเอ็นเอเป็นพอลิเมอร์สายยาวที่ประกอบจากหน่วยย่อยซ้ำ ๆ เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ ตามที่ถูกค้นพบครั้งแรกโดย เจมส์ ดี. วัตสันและฟรานซิส คริก โครงสร้างดีเอ็นเอในทุกสปีชีส์ประกอบด้วยสายเกลียวสองสายพันรอบแกนเดียวกัน แต่ละสายมีความยาวเกลียว 34 อังสตรอม (3.4 นาโนเมตร) และรัศมี 10 อังสตรอม (1.0 นาโนเมตร) ในอีกการศึกษาหนึ่ง ซึ่งวัดในสารละลายบางชนิด พบว่า สายดีเอ็นเอวัดความกว้างได้ 22 ถึง 26 อังสตรอม (2.2 ถึง 2.6 นาโนเมตร) และหนึ่งหน่วยนิวคลีโอไทด์วัดความยาวได้ 3.3 อังสตรอม (0.33 นาโนเมตร) แม้ว่าแต่ละหน่วยที่ซ้ำ ๆ กันนี้จะมีขนาดเล็กมาก แต่พอลิเมอร์ดีเอ็นเอกลับมีขนาดใหญ่มาก โดยประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายล้านหน่วย ตัวอย่างเช่น โครโมโซมหมายเลข 1 ซึ่งเป็นโครโมโซมมนุษย์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีความยาว 220 ล้านคู่เบส
โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก: โครงสร้างสำหรับกรดดีออกซีไรโบสนิวคลีอิก
เมื่อวัตสันและคริกสร้างแบบจำลองเกลียวคู่ดีเอ็นเอของพวกเขา ก็เป็นที่รู้กันแล้วว่าโปรตีนนั้นก่อให้เกิดลักษณะพิเศษส่วนใหญ่ของรูปแบบสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันจำนวนมากบนโลก ซึ่งในทางโครงสร้างแล้ว โปรตีนเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของหน่วยย่อยกรดอะมิโนเป็นสายยาว ในบางกรณี โมเลกุลทางพันธุกรรม ดีเอ็นเอ จำเป็นต้องมีคำสั่งสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนที่พบได้ในเซลล์ จากแบบจำลองเกลียวคู่ดีเอ็นเอ ก็เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าจะต้องมีความสัมพันธ์กันระหว่างลำดับเส้นตรงของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอกับลำดับเส้นตรงของกรดอะมิโนในโปรตีน รายละเอียดที่ว่าลำดับดีเอ็นเอสั่งให้สังเคราะห์โปรตีนชนิดใดนั้นได้มีการหาคำตอบโดยนักชีววิทยาโมเลกุลระหว่างปี ค.ศ. 1953 ถึง 1965 ฟรานซิส คริกมีบทบาทสำคัญในทั้งทฤษฎีและการวิเคราะห์การทดลองซึ่งนำไปสู่การทำความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของรหัสพันธุกรรม