DNA là
phân tử mang
thông tin di truyền dưới dạng
bộ ba mã di truyền quy định mọi hoạt động sống (
sinh trưởng,
sinh sản,
phát triển v.v) của các
sinh vật và hầu hết
virus.Đây là từ viết tắt thuật ngữ
tiếng Anh deoxyribonucleic acid, tiếng Việt gọi là
axit đêôxyribônuclêic[1][2] (nguồn gốc từ
tiếng Pháp:
acide désoxyribonucléique, viết tắt:
ADN).DNA và
RNA là những
axit nucleic, cùng với
protein,
lipid và
cacbohydrat cao phân tử (
polysaccharide) đều là những
đại phân tử sinh học chính có vai trò quan trọng thiết yếu đối với mọi dạng
sống được biết đến. Phần lớn các phân tử DNA được cấu tạo từ hai mạch
polyme sinh học xoắn đều quanh một trục tưởng tượng tạo thành
chuỗi xoắn kép.Hai mạch DNA này được gọi là các
polynucleotide vì thành phần của chúng bao gồm các
đơn phân nucleotide.
[3][4] Mỗi
nucleotide được cấu tạo từ một trong bốn loại
nucleobase chứa
nitơ—hoặc là
cytosine (C),
guanine (G),
adenine (A), hay
thymine (T)—liên kết với
đường deoxyribose và một
nhóm phosphat. Các nucleotide liên kết với nhau thành một mạch DNA bằng
liên kết cộng hóa trị giữa phân tử đường của nucleotide với nhóm phosphat của nucleotide tiếp theo, tạo thành "khung xương sống" đường-phosphat luân phiên vững chắc.Những base nitơ giữa hai mạch đơn polynucleotide liên kết với nhau theo
nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T, và C liên kết với G) thông qua các mối liên kết hydro để tạo nên chuỗi DNA mạch kép. Tổng số lượng cặp base liên quan tới DNA trên
Trái Đất ước tính bằng 5,0 x 1037, và nặng khoảng 50 tỷ
tấn.
[5] Để so sánh, tổng
khối lượng của
sinh quyển xấp xỉ bằng 4 nghìn tỷ tấn
cacbon.
[6]DNA lưu trữ
thông tin sinh học, các
mã di truyền đến các thế hệ tiếp theo và để chỉ dẫn cho quá trình
sinh tổng hợp protein. Mạch đơn DNA có liên kết hóa học vững chắc chống lại sự phân cắt, và hai mạch đơn của chuỗi xoắn kép lưu trữ thông tin sinh học như nhau. Thông tin này được sao chép nhờ sự phân tách hai mạch đơn. Một tỷ lệ đáng kể DNA (hơn 98% ở
người) là các đoạn
DNA không mã hóa (non-coding), nghĩa là những vùng này không giữ vai trò mạch khuôn để xác định trình tự protein thông qua các quá trình
phiên mã,
dịch mã.Hai mạch DNA chạy song song theo hai hướng ngược nhau. Gắn với mỗi phân tử đường là một trong bốn loại nucleobase (hay các base). Thông tin di truyền được mã hóa bởi
trình tự của bốn nucleobase gắn trên mỗi mạch đơn. Những mạch RNA được tổng hợp từ những khuôn mẫu DNA trong quá trình
phiên mã. Và dưới sự chỉ dẫn của
mã di truyền, phân tử RNA tiếp tục được diễn dịch để xác định trình tự các
axit amino ở cấu trúc protein trong quá trình dịch mã.DNA ở
tế bào nhân thực (
động vật,
thực vật,
nấm và
nguyên sinh vật) được lưu trữ bên trong
nhân tế bào và một số
bào quan, như
ty thể hoặc
lục lạp.
[7] Ngược lại, ở
sinh vật nhân sơ (
vi khuẩn và
vi khuẩn cổ), do không có nhân tế bào, DNA nằm trong
tế bào chất. Bên trong
tế bào, DNA tổ chức thành những cấu trúc dài gọi là
nhiễm sắc thể (chromosome). Trong giai đoạn
phân bào các nhiễm sắc thể hình thành được nhân đôi bằng cơ chế
nhân đôi DNA, mang lại cho mỗi tế bào có một bộ nhiễm sắc thể hoàn chỉnh như nhau. Ở nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực, những protein
chất nhiễm sắc (chromatin) như histone giúp thắt chặt và tổ chức cấu trúc DNA. Chính cấu trúc thắt chặt này sẽ quản lý sự tương tác giữa DNA với các protein khác, quy định vùng nào của DNA sẽ được phiên mã.
Friedrich Miescher đã cô lập được DNA lần đầu tiên vào năm 1869.
Francis Crick và
James Watson nhận ra cấu trúc phân tử chuỗi xoắn kép của nó vào năm 1953, dựa trên mô hình xây dựng từ dữ liệu thu thập qua ảnh chụp
nhiễu xạ tia X do
Rosalind Franklin thực hiện. DNA trở thành một công cụ phân tử giúp các nhà nghiên cứu khám phá các lý thuyết và định luật
vật lý sinh học, như
định lý ergodic và lý thuyết
đàn hồi. Những tính chất vật liệu độc đáo của DNA biến nó trở thành phân tử hữu ích đối với các nhà khoa học vật liệu quan tâm trong lĩnh vực chế tạo vật liệu cỡ micro và nano, như trong
công nghệ nano DNA. Các tiến bộ trong lĩnh vực này bao gồm phương pháp
origami DNA và vật liệu lai dựa trên DNA.
[8]