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脫氧核糖核酸（英文DeoxyriboNucleic Acid，縮寫為DNA）是生物細胞內含有的四種生物大分子之一核酸的一種。
DNA攜帶有合成RNA和蛋白質所必需的遺傳信息，是生物體發育和正常運作必不.可少的生物大分子。
組成
DNA是由重復的核苷酸單元組成的長聚合物，鏈寬2.2到2.6納米，每個核苷酸單體長度為0.33納米。盡管每個單體占據相當小的空間，但DNA聚合物的長度可以非常長，因為每個鏈可以有數百萬個核苷酸。例如，最大的人類染色體（1號染色體）含有近2.5億個堿基對。
生物體中的DNA幾乎從不作為單鏈存在，而是作為一對彼此緊密相關的雙鏈，彼此交織在一起形成一個叫做雙螺旋的結構。每個核苷酸由可與相鄰核苷酸共價鍵結合的側鏈骨架和含氮堿基組成，兩條鏈上的含氮堿基通過堿基互補以氫鍵相連。糖與含氮堿基形成核苷，核苷與一個或多個磷酸基團結合成為核苷酸。
DNA骨架結構是由磷酸與糖類基團交互排列而成。組成脫氧核糖核酸的糖類分子為環狀的2-脫氧核糖，屬于五碳糖的一種。磷酸基團上的兩個氧原子分別接在五碳糖的3號及5號碳原子上，形成磷酸雙酯鍵。這種兩側不對稱的共價鍵位置，使每一條脫氧核糖核酸長鏈皆具方向性。雙螺旋中的兩股核苷酸互以相反方向排列，這種排列方式稱為反平行。脫氧核糖核酸鏈上互不對稱的兩末端一邊叫做5'端，另一邊則稱3'端。脫氧核糖核酸與RNA最主要的差異之一，在于組成糖分子的不同，DNA為2-脫氧核糖，RNA則為核糖。
DNA的雙螺旋通過在兩條鏈上存在的含氮堿基之間建立的氫鍵來穩定。組成DNA的四種堿基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。所有四種堿基都具有雜環結構，但結構上腺嘌呤和鳥嘌呤是嘌呤的衍生物，稱為嘌呤堿基，而胞嘧啶和胸腺嘧啶與嘧啶有關，稱為嘧啶堿基。
兩條核苷酸鏈沿著中心軸以相反方向相互纏繞在一起，很像一座螺旋形的樓梯，兩側扶手是兩條多核苷酸鏈的糖一磷基因交替結合的骨架，而踏板就是堿基。DNA雙螺旋是右旋螺旋。不同磷酸鹽基團之間的凹槽仍然暴露在外。主溝寬2.2納米，而小溝寬1.2納米。兩個凹槽的不同寬度決定了蛋白質對不同堿基的可接觸性，這取決于堿基是在主溝還是小溝中。與DNA的蛋白質，如轉錄因子，通常與處在大溝中的堿基接觸。
生物功能
在基因組中，遺傳信息存儲在稱為基因的DNA序列中，這個遺傳信息的傳遞由互補的含氮堿基序列的存在得到保證。事實上，在轉錄過程中，遺傳信息可以很容易地被轉錄到互補的RNA鏈中（mRNA）。mRNA通過翻譯合成蛋白質?；蛘撸毎梢酝ㄟ^稱為DNA復制的過程簡單地復制遺傳信息。
基因組結構
真核生物基因組DNA位于細胞核內，線粒體和葉綠體內也有DNA。原核生物DNA被包裹在細胞質中不含細胞膜的不規則細胞器類核中。 遺傳信息包含在基因中，基因是能夠影響生物體表型的遺傳單位。每個基因含有開放閱讀框（能夠轉錄成RNA的區域）和由啟動子和增強子組成的調節區。 在許多物種中，只有一小部分基因組序列可以被轉錄和翻譯。例如，人類基因組中只有1.5%序列含有編碼蛋白質的外顯子，超過50%的人類基因組由重復的非編碼DNA序列組成。在任何情況下，不編碼蛋白質的DNA序列也可以轉錄成非編碼RNA，參與基因表達的調控。一些非編碼序列是對染色體的結構組成部分。端粒和著絲粒區域通常含有非常少的基因，但對于染色體的功能和穩定性是必需的。
轉錄和翻譯
基因是含有能夠影響生物體表型特征的遺傳信息的DNA序列?；騼鹊腄NA堿基序列作為模板可以合成RNA分子，在大多數情況下，RNA分子被翻譯成多肽，最終稱為蛋白質。 將基因的核苷酸序列復制到RNA鏈中的過程稱為轉錄，由RNA聚合酶催化發生。 RNA鏈有不同的命運：一些RNA分子實際上具有結構（例如在核糖體內發現的那些rRNA）或催化（如核酶）功能；絕大多數RNA經歷成熟過程產生mRNA，被翻譯成蛋白質。 翻譯過程發生在細胞質中，其中mRNA與核糖體結合，并由遺傳密碼介導。核糖體允許順序讀取mRNA密碼子，有利于它們識別和與特定tRNA相互作用，這些tRNA攜帶對應于每個單個密碼子的氨基酸分子。
遺傳密碼
遺傳密碼是一組規則，將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉譯為蛋白質的氨基酸序列，以用于蛋白質合成。密碼子由mRNA上的三個核苷酸（例如ACU，CAG，UUU）的序列組成，每三個核苷酸與特定氨基酸相關。例如，三個重復的胸腺嘧啶（UUU）編碼苯丙氨酸。使用三個字母，可以擁有多達64種不同的組合。由于有64種可能的三聯體和僅20種氨基酸，因此認為遺傳密碼是多余的（或簡并的）：一些氨基酸確實可以由幾種不同的三聯體編碼。但每個三聯體將對應于單個氨基酸。最后，有三個三聯體不編碼任何氨基酸，它們代表停止（或無意義）密碼子，分別是UAA，UGA和UAG 。
DNA復制
DNA復制是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的復制過程，復制的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈（如果復制過程正常的話），每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。這個過程是通過名為半保留復制的機制來得以順利完成的。復制可以分為以下幾個階段：
起始階段：解旋酶在局部展開雙螺旋結構的DNA分子為單鏈，引物酶辨認起始位點，以解開的一段DNA為模板，按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物。
DNA片段的生成：在引物提供了3'-OH末端的基礎上，DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行復制過程，由于復制過程只能由5'→3'方向合成，因此一條鏈能夠連續合成，另一條鏈分段合成，其中每一段短鏈成為岡崎片段（Okazaki fragments）。
RNA引物的水解：當DNA合成一定長度后，DNA聚合酶水解RNA引物，補填缺口。
DNA連接酶將DNA片段連接起來，形成完整的DNA分子。
最后DNA新合成的片段在旋轉酶的幫助下重新形成螺旋狀。
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