Trzy składniki składające się na nukleotyd to cząsteczka cukru, cząsteczka fosforanu i jedna z czterech zasad azotowych. Te trzy składniki tworzą podwójną helisę DNA.
Nukleotyd jest podstawową jednostką strukturalną kwasów nukleinowych, takich jak DNA i RNA. Cząsteczka cukru jest albo rybozą albo dezoksyrybozą, a podstawami są adenina, cytozyna, guanina i tymina. Te trzy elementy pasują do siebie w kształcie podwójnej helisy.
Adenina i guanina są purynowymi zasadami o podwójnej strukturze pierścienia. Cytozyna i tymina są zasadami pirymidynowymi, które mają pojedynczą strukturę pierścieniową. Baza purynowa zawsze łączy się z zasadą pirymidynową. Wynika z tego, że cząsteczka tyminy łączy się tylko z cząsteczką adeniny, a cząsteczka guaniny tylko parami z cząsteczką cytozyny.
Struktura zasad azotowych nukleotydu pomogła biologowi Jamesowi Watsonowi i fizykowi Francisowi Crick określić strukturę podwójnej helisy lub skręcony kształt drabiny DNA w 1953 roku. Składniki cukru i fosforanu tworzą dwa długie pasma drabiny. Pary zasad, adenina i tymina lub cytozyna i guanina, stanowią szczeble drabiny.
