الجينات هي وحدات المعلومات الوراثية التي تحمل التعليمات اللازمة لبناء الجسم وتنظيم نموه ووظائفه. وتوجد هذه التعليمات داخل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين، المعروف اختصارًا باسم "دي إن إيه"، وهو جزيء طويل يخزن الشفرة الوراثية لجميع الكائنات الحية تقريبًا.

تبدأ عملية تحويل المعلومات الوراثية إلى بروتين بنسخ جزء من الحمض النووي «دي إن إيه» إلى جزيء يسمى الحمض النووي الريبوزي «آر إن إيه». وخلال هذه العملية تنفصل سلسلتا الحمض النووي مؤقتًا، ويُستخدم أحدهما قالبًا لإنتاج جزيء «آر إن إيه» يحمل التعليمات الوراثية خارج النواة. وتُعرف هذه الخطوة باسم النسخ، وهي المرحلة الأولى في التعبير الجيني.

يُستخدم تصميم الأحماض النووية في تقنيات النانو المعتمدة على الحمض النووي وفي الحوسبة بالحمض النووي، بهدف إنشاء تراكيب من الحمض النووي ذات أشكال ووظائف محددة، مثل الآلات النانوية، والمجسّمات متعددة الأوجه، وطرائق الطيّ النانوي التي تُنتج بنى دقيقة على مقياس متناهٍ في الصغر. ويعتمد هذا المجال على ترتيب سلاسل الحمض النووي وتوجيهها لتتجمع في هياكل مستقرة يمكن برمجتها مسبقاً، ما يتيح تحويل المادة الوراثية نفسها إلى أداة للبناء والتنظيم على المستوى النانوي.

البوليميراز إنزيم يلعب دورًا مركزيًا في الخلايا بتوليف مبلمرات الأحماض النووية، حيث ينسخ أو يركب سلاسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبوزي اعتمادًا على نوعه مثل بوليميراز الحمض النووي وبوليميراز الحمض النووي الريبوزي، وهو أساسي في النسخ والتكرار والتعبير الجيني.

في ١٩٦٠ اكتشف إميل باليتشيك أن الأحماض النووية يمكن دراستها كهربائياً كيميائياً، وهو ما ناقض التصورات السابقة التي كانت ترى أن جزيئات الحمض النووي كبيرة إلى حدّ يمنع ظهور خصائص كيميائية كهربائية لها. وقد شكّل هذا الاكتشاف خطوة مهمّة في فهم سلوك الأحماض النووية وفتح مجالاً جديداً لدراستها بوسائل تحليلية مختلفة.