La molecola di DNA ha la forma di una scala a chiocciola

Pauling nel 1950 dimostrò la struttura elicoidale delle proteine, avanzando l'ipotesi che il DNA avesse struttura simile.

Maurice Wilkins

Nel 1951 Maurice Wilkins e Rosalind Franklin dimostrarono l'ipotesi di Pauling con i raggi X.

Rosalind Franklin

Erwin Chargaff

Nel 1952 Chargaff scoprì che nei nucleotidi del DNA la timina e l'adenina sono presenti in un rapporto 1:1, così come la guanina e la citosina. Infatti nell'Homo Sapiens la percentuale di adenina è del 30,4% e della timina del 30,1%, mentre la guanina presenta una concentrazione del 19,6% e l'citosina del 19,9%. La somma percentuale delle purine è uguale a quella delle pirimidine, perciò ognuna delle due basi azotate è presente per il 50%.

James Watson

Negli anni '50 gli studenti universitari James Watson (statunitense) e Francis Crick (inglese), disponendo di grandi quantità di informazioni riguardanti il DNA, iniziarono i loro studi per capire la struttura molecolare di questo acido nucleico.

Nel 1953 i due studenti costruirono un enorme modello del DNA, formato da una doppia elica molto lunga e spiralizzata. Lo si può immaginare come una scala a chiocciola con due montanti formati da un'alternanza di zuccheri e gruppi fosfato (scheletro zucchero-fosfato), mentre ogni piolo è formato da una purina ed una pirimidina (adenina con timina oppure guanina con citosina).

Francis Crick

L'adenina, legandosi con la timina forma due legami a idrogeno (A=T), mentre la guanina ne forma tre con la citosina (G≡C).

Nei due filamenti, ciascun gruppo fosfato è preceduto e seguito da una molecola di zucchero, cosicché esso si lega al quinto atomo di carbonio dello zucchero che lo precede (5'), e al terzo atomo di carbonio dello zucchero che lo segue (3'). Perciò ogni filamento è formato da una successione di queste unità che iniziano con carbonio 5' e finiscono con il gruppo ossidrilico -OH. I filamenti vengono definiti antiparalleli perché la direzione da 5' a 3' è appunto antiparallela fra i due filamenti.

Il DNA contenuto in una cellula umana è lungo circa 2,2 m e contiene informazioni equivalenti a 600000 pagine di un libro, ognuna delle quali è formata da 500 parole. Perciò la variabilità fra gli esseri viventi ha un valore astronomico.