Τα νουκλεοτίδια είναι μόρια που αποτελούν ένα κρίσιμο μέρος του RNA και του DNA, καθιστώντας τα σημαντικά για κάθε ζωντανό οργανισμό στη Γη. Αυτά τα ειδικά μόρια εμπλέκονται επίσης σε ενζυμικές αντιδράσεις στο σώμα, παραγωγή χημικής ενέργειας και κυτταρική σηματοδότηση. Ένας αριθμός ερευνητών εργάζεται με νουκλεοτίδια, εντοπίζοντας διαφορετικούς τύπους και τις λειτουργίες τους και μελετώντας τη χημική τους δομή.
Τρία ξεχωριστά μόρια ενώνονται για να δημιουργήσουν ένα νουκλεοτίδιο. Η πρώτη είναι μια βάση που μπορεί να είναι μια ένωση πουρίνης ή πυριμιδίνης. Η βάση συνδέεται με ένα σάκχαρο πεντόζης, ένα σάκχαρο που έχει πέντε άτομα άνθρακα, για να δημιουργήσει έναν νουκλεοζίτη. Ο νουκλεοζίτης με τη σειρά του ενώνεται με μια φωσφορική ομάδα, δημιουργώντας ένα νουκλεοτίδιο. Στην περίπτωση του RNA, το σάκχαρο είναι ένα σάκχαρο ριβόζης, δημιουργώντας ένα ριβονουκλεοτίδιο, και στο DNA, το σάκχαρο είναι ένα σάκχαρο δεοξυριβόζης, δημιουργώντας ένα δεοξυριβονουκλεοτίδιο.
Όταν τα νουκλεοτίδια συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζουν νουκλεϊκό οξύ, ένα πολυμερές. Στο DNA και το RNA, οι χημικοί δεσμοί δημιουργούν μακριές αλυσίδες νουκλεϊκών οξέων που ενώνονται σε ένα διάσημο σχήμα που μοιάζει με σκάλα. Η χημική δομή κάθε νουκλεοτιδίου καθορίζει με ποιο νουκλεοτίδιο μπορεί να συνδεθεί κατά μήκος της κλίμακας, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που καθορίζει τον τρόπο συναρμολόγησης του DNA και του RNA. Κάθε σύνολο νουκλεοτιδίων που συνθέτει ένα σκαλί στη σκάλα είναι γνωστό ως ζεύγος βάσεων και ένας μεμονωμένος οργανισμός μπορεί να έχει δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων στον γενετικό του κώδικα.
Τα νουκλεοτίδια, μαζί με τα αμινοξέα, μερικές φορές αναφέρονται ως δομικά στοιχεία της ζωής, επειδή παρέχουν τη βάση του γενετικού κώδικα. Με τη μορφή DNA, τα νουκλεϊκά οξέα είναι ικανά να υποβληθούν σε μια διαδικασία γνωστή ως μεταγραφή για να δημιουργήσουν ένα αντίγραφο RNA και το αντίγραφο RNA κατευθύνει την παραγωγή διαφόρων πρωτεϊνών από το σώμα. Αυτές οι πρωτεΐνες εμπλέκονται σε καθημερινές βιοχημικές διεργασίες, καθώς και στην υποκείμενη δομή ενός οργανισμού, με τα γονίδια που παράγουν πρωτεΐνες να ενεργοποιούνται μόλις ένα ωάριο γονιμοποιηθεί και τα κύτταρα αρχίσουν να διαιρούνται.
Η έρευνα για τα νουκλεοτίδια ασχολείται με τον εντοπισμό των διαφόρων νουκλεοτιδίων που υπάρχουν στο σώμα και με το τι κάνουν, και με την εξέταση παραλλαγών στα νουκλεοτίδια που μπορούν να συνδεθούν με παθολογίες και διάφορα φυσικά φαινόμενα. Για παράδειγμα, σφάλματα στην παραγωγή νουκλεοτιδίων μπορεί να οδηγήσουν σε γενετικές μεταλλάξεις, που προκαλούνται από παρεμβολές στην αντιγραφή του DNA που οδηγεί σε βλάβη σε διάφορες περιοχές του γενετικού κώδικα. Πολλοί ερευνητές χρησιμοποιούν εξελιγμένα συστήματα μοντελοποίησης υπολογιστών για να φτιάξουν μοντέλα των νουκλεοτιδίων με τα οποία εργάζονται.