Vaikka proteiinit ovat solun toiminnalle välttämättömiä, ei niitä voida tuottaa ilman tietoa niiden rakenteesta. Tätä tietoa varastoivat ja välittävät nukleiinihapot dna (deoksiribonukleiinihappo) ja rna (ribonukleiinihappo).

Nukleiinihapoilla on monia yhteisiä piirteitä ja niiden rakenteet muistuttavat toisiaan läheisesti. Kaikissa nukleiinihapoissa on sokeri-, fosfaatti- ja emäsosa. Sokerin, emäksen ja fosfaatin muodostamaa kokonaisuutta kutsutaan nukleotidiksi. DNA:n sokeriosana on viisihiilinen deoksiriboosi ja emäksinä tymiini (T), adeniini (A), guaniini (G) ja sytosiini (C).

Dna ja rna eroavat kemialliselta rakenteeltaan toisistaan ainoastaan sokeriosan yhden hydroksyyliryhmän osalta. Lisäksi rna:ssa tymiiniemäksen korvaa samankaltainen urasiili (U). Dna ja rna ovat nukleotidien muodostamia nukleiinihappopolymeereja. Polymeerin rungon muodostavat sokeri- ja fosfaattiosat, ja sokeriosiin on kiinnittynyt emäksiä. Näiden erojen vuoksi rna:n rakenne poikkeaa dna:n kaksikierteisestä rakenteesta.

Dna muodostaa kaksoiskierteisen rakenteen eli heeliksin. Siinä kaksi nukleiinihappoketjua on kiinnittynyt toisiinsa. Vastakkaisten ketjujen emäsosat pariutuvat keskenään siten, että tymiiniä vastaa aina adeniini ja guaniinia sytosiini. Dna:n rakennetta ja toimintaa käsitellään tarkemmin luvussa 9.

Dna:n tehtävänä on säilöä ja välittää eteenpäin geneettistä informaatiota eli tietoa solun toiminnasta ja rakenteesta. Pääsääntöisesti eliön kaikissa soluissa oleva dna on samanlaista ja se periytyy myös jälkeläisille. Dna:n emäsjärjestys voi vaihdella ja sen vuoksi lajit ja niiden yksilöt eroavat toisistaan ominaisuuksiltaan.

Rna:n tehtävänä on välittää dna:n sisältämä tieto eteenpäin, jotta solu osaisi tuottaa proteiineja. Rna:n monipuolisia tehtäviä käsitellään tarkemmin luvussa 10.

Dna:n rakenne ja toiminta on osoittautunut olevan kaikilla tunnetuilla eliöillä samankaltaista. Tämä viittaa siihen, että kaikilla tuntemillamme eliöillä on yhteinen alkuperä. Myös dna:n emäsjärjestystä vertailemalla voidaan tutkia eliöiden välistä sukulaisuutta. Dna:n emäsjärjestyksen tutkiminen onkin osoittautunut hedelmälliseksi paitsi biologian myös lääketieteen kehityksen kannalta.

Dna:n kaksoiskierteessä kierteen rungon muodostavat sokeri- ja fosfaattiosat. Sokeri-fosfaattirungossa kiinni olevat emäkset ovat sitoutuneet vastinemäkseensä vetysidoksin (katkoviivat).