توجد الجينات داخل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين «DNA»، وهو الجزيء الذي يحمل التعليمات الوراثية في معظم الكائنات الحية. وتحدد هذه التعليمات كيفية بناء البروتينات وتنظيم وظائف الخلايا، ولذلك فإن أي تعديل في الجينات يعني إجراء تغيير في المعلومات الوراثية الموجودة داخل الحمض النووي.

توجد الجينات على هيئة مقاطع من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين داخل الكروموسومات، ويحتوي كل كروموسوم على جزيء طويل جدًا من هذا الحمض ملتف بإحكام داخل نواة الخلية. وفي الخلايا الجسدية البشرية يوجد ٤٦ كروموسومًا مرتبة في ٢٣ زوجًا. ولو فُردت جميع جزيئات الحمض النووي في خلية واحدة لبلغ طولها نحو مترين، ومع ذلك تنضغط داخل النواة بفضل مستويات متعددة من الالتفاف والتنظيم.

توجد «ثرمومترات الحمض النووي الريبي» في الخلايا البشرية، وتؤدي دوراً تنظيمياً يساعدها على حماية نفسها من فرط السخونة. وتعمل هذه البنى الجزيئية بوصفها حساسات لدرجة الحرارة، إذ تساهم في ضبط استجابة الخلية عندما ترتفع الحرارة عن المستوى الملائم، بما يحدّ من الاضطراب في وظائفها الحيوية ويحافظ على توازنها الداخلي.

يعتمد تحليل الحمض النووي على تقسيمه إلى أجزاء صغيرة ثم تحديد ترتيب قواعده الكيميائية بدقة، وهي عملية تُعرف بتسلسل الحمض النووي. وقد تطورت هذه التقنيات بصورة كبيرة، فأصبحت تسمح بقراءة مليارات القواعد الوراثية بسرعة عالية، مما أحدث ثورة في دراسة الوراثة وتشخيص الأمراض وتطوير العلاجات الشخصية.

حمض نووي للعضيات هو الحمض النووي الموجود في العضيات خارج نواة الخلايا حقيقية النواة، ويشمل حمض نووي المتقدرات وحمض نووي البلاستيدات مثل البلاستيدات الخضراء؛ يكون عادة جزيئياً دائرياً وبنسخ متعددة وبكميات كبيرة مقارنةً بطول أقصر بكثير من الحمض النووي النووي، ويحمل جينات ضرورية لوظائف العضية مثل التنفس الخلوي أو التركيب الضوئي.