Nukleotida
Struktur

Sebuah nukleotida tersusun atas tiga subunit kimiawi yang berbeda: molekul gula dengan lima atom karbon (disebut pentosa), sebuah gugus basa nitrogen heterosiklik (disebut basa nukleotida atau nukleobasa), serta paling tidak satu gugus fosfat. Gabungan gula pentosa dan nukleobasa disebut nukleosida. Saat ketiga subunit itu bergabung, nukleotida juga disebut sebagai "nukleosida monofosfat", “nukleosida difosfat”, atau “monosakarida trifosfat”, bergantung pada jumlah fosfat yang menyusunnya.
Dalam asam nukleat, nukleotida mengandung basa nitrogen berupa purina (terdiri dari adenina atau guanina) atau pirimidina (terdiri dari timina, sitosina atau urasil), dan disebut sebagai ribonukleotida jika gulanya adalah ribosa atau deoksiribonukleotida jika gulanya adalah deoksiribosa. Pada dua monomer nukleotida yang berdekatan, gugus fosfat dari satu nukleotida dihubungkan dengan gula pentosa dari nukleotida lainnya melalui karbon nomor 5 (disebut 5') oleh ikatan ester kovalen. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester. Ikatan antara satu nukleotida dengan lainnya membentuk satu rantai panjang yang dinamakan rantai polinukleotida. Rantai dari gabungan molekul gula dan fosfat ini menciptakan unting sebagai 'tulang punggung' berbentuk pilinan tunggal atau ganda. Dalam satu unting, orientasi kimiawi (arah) dari rantai disebutkan dari ujung-5' ke ujung-3'. Angka ini mengacu pada lima lokasi karbon di molekul gula pada nukleotida-nukleotida yang berdekatan. Dalam pilinan ganda, kedua unting memiliki orientasi yang berlawanan. Satu rantai mempunyai orientasi dari 5' ke 3', sedangkan rantai lainnya mempunyai orientasi dari 3' ke 5'. Hal ini memungkinkan pasangan basa saling bersifat komplementer di antara mereka. Semua sifat ini berperan penting dalam replikasi DNA serta transkripsi informasi genetik yang disandi di dalam DNA.
Basa purin, yaitu adenina (A) dan guanina (G), serta basa pirimidin, yaitu sitosina (C), ditemukan baik pada DNA maupun RNA. Sementara itu, basa pirimidin yaitu timina (T) hanya ditemukan pasa DNA saja, sedangkan urasil (U) hanya ditemukan pada RNA saja. Adenina terhubung dengan timin membentuk pasangan basa melalui dua ikatan hidrogen, sedangkan guanina berpasangan dengan sitosina dengan tiga ikatan hidrogen.
Selain menjadi blok pembangun untuk asam nukleat, nukleotida tunggal berperan dalam penyimpanan dan penyediaan energi seluler, persinyalan seluler, sebagai sumber gugus fosfat yang digunakan untuk memodulasi aktivitas protein dan molekul persinyalan lainnya, dan sebagai kofaktor enzimatik yang sering melakukan reaksi redoks. Nukleotida siklik dalam persinyalan dibentuk dengan mengikat gugus fosfat dua kali ke molekul gula yang sama, dan menjembatani gugus hidroksil 5' dan 3' dari gula. Beberapa nukleotida persinyalan memiliki konfigurasi gugus fosfat yang berbeda karena mereka memiliki beberapa gugus fosfat yang terikat pada lokasi berbeda pada gula. Kofaktor nukleotida mengandung gugus kimia yang lebih luas yang terikat pada gula melalui ikatan glikosidik, termasuk nikotinamida dan flavin; dalam kasus flavin, gula ribosa lebih linier dibandingkan bentuk cincin yang terlihat pada nukleotida lain.
Contoh nukleotida non-asam nukleat
cAMP, sebuah nukleotida siklik yang berperan sebagai molekul persinyalan dengan fosfat tunggal yang berikatan dengan posisi 5- dan 3-.
pppGpp, sebuah nukleotida molekul persinyalan dengan fosfat 5'- dan 3'-.
NADP, sebuah dinukleotida sebagai kofaktor enzimatik.
FAD, sebuah dinukleotida kofaktor enzimatik dengan salah satu gula ribosa mengadopsi konfigurasi linear alih-alih cincin.