DNA是一種特別長的高分子化合物。它的立體結構一直是科學家爭相研究的項目之一。美國的兩位科學家沃森(Waterson)和克裏克(Crick)在1953年提出了DNA的雙螺旋立體結構模型，並因此而獲得了1962年的諾貝爾生理學或醫學獎。DNA的雙螺旋結構模型為分子遺傳學和遺傳工程的發展奠定了理論基礎，其影響非常深遠。
通常所見的DNA，從立體空間結構上來看，很像一架繞著中軸線向右盤旋伸展的長梯子，梯子兩側為兩條核苷酸長鏈構成的扶手，扶手由磷酸分子和脫氧核糖分子交替連接而成，並向中間伸出堿基，兩兩相連，構成長梯的一個個橫檔。
DNA分子中的堿基共有四種，即腺嘌吟(A)、鳥嘌呤(C)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)。這四種堿基以不同的順序排列，就控製了地球上幾乎所有生物的各種各樣的性狀。想不到，這麼紛繁複雜、色彩斑斕的生物世界，竟然隻是由這四種堿基決定的!這四種堿基中的兩個堿基彼此相連，構成了DNA長梯的橫檔，這兩個堿基就稱為堿基對。所有DNA的堿基對的結合都是有一定規律的，即A隻能與T互配成一對，C隻能與C互配成一對。因此，在DNA中，堿基對都是A—T在一起，C—C在一起，很少出現例外的情況。
DNA分子在生物體內具有什麼樣的功能呢?首先，DNA分子能夠進行自我複製，使得親代個體能將自己的DNA複製一份傳給子代，這樣就可以保持DNA在一代代個體中的穩定性。其次，我們通常所說的基因，實際上就是DNA分子長鏈中的一個個片斷，每個DNA分子上具有很多個基因，一個基因就可以控製生物體的一種性狀。基因可以控製生命物質——蛋白質的合成，使得親代性狀在後代的蛋白質結構上反映出來，並使後代表現出與親代相似的特征。正是由於DNA的這兩個重要的生理功能，才會出現“種瓜得瓜，種豆得豆”的現象。
DNA分子的自我複製過程是非常複雜的，其中牽涉到許多酶的活動，其複製的過程大體如下：一個DNA分子複製時，是一邊解螺旋，一邊複製的，即DNA分子兩條相互纏繞的長鏈，就像一條拉鏈一樣，從每個堿基對的中間分開，形成兩條單鏈，我們稱之為母鏈；然後每條母鏈按照A—T、C—C的堿基配對規則，以每條母鏈作為合成子鏈的模板，從周圍環境中選擇合適的堿基和其他成分，形成了與兩條母鏈分別相互對應的子鏈；與此同時，每條母鏈同與自己相對應的子鏈結合，形成了與原來DNA分子一模一樣的子代DNA分子。
DNA分子控製蛋白質的合成這個過程也是極其複雜的，其中還需要另外一種核酸作為“中間人”才能完成，這種核酸叫做核糖核酸，一般稱為“RNA”。RNA分子是一條單鏈，形狀很像一條拆開的單鏈DNA分子：遺傳信息的傳遞就是從DNA經由RNA，再按照遺傳密碼的規則，將氨基酸有順序地排列、連接在一起，合成蛋白質，並將遺傳信息表現在這種蛋白質的氨基酸排列順序上。
什麼是遺傳密碼?這是一個大家都非常感興趣的問題。
科學家們早已揭示，在生物體內蛋白質的合成過程中，RNA上的三個堿基能夠決定一個氨基酸，這就是遺傳密碼，決定一個氨基酸的三個堿基就稱為一個密碼子。就這樣，經過了許多科學家的努力，大自然終於向人類展示了由RNA合成蛋白質過程中的最大的機密。經過多個實驗室的科學家的共同測定，我們已經明確了很多遺傳密碼的確切含義。例如UCU代表絲氨酸，CUU代表亮氨酸，GGU代表甘氨酸，CCA代表脯氨酸等等。現在我們已經將決定20種氨基酸的所有密碼子都測定出來了，科學家們將這些密碼子編成了一本十分獨特的字典——遺傳密碼字典。在這本字典中有64個密碼子，在這64個密碼子中，AUG密碼子不僅是蛋氨酸的密碼子，而且也代表著蛋白質合成的起始信號，沒有它，蛋白質的合成就不能開始；UAA、UAG和UGA三個密碼子是蛋白質合成的終止密碼，是終止蛋白質合成的紅色信號燈，它們三個不代表任何氨基酸。
雖然遺傳密碼詞典不是很大，但是，它卻幾乎控製著生物界中所有生物的蛋白質合成，我們所得到的這本詞典，在整個生物界都是通用的，不管是植物、動物還是微生物，它們幾乎都使用同樣的遺傳密碼，來合成自身的蛋白質。
生物體生長發育的過程中，細胞核中的遺傳物質DNA經過複製，將遺傳信息傳遞給了子代，這樣就使得子代能夠保持親本的性狀。但是，由於許多外部或者內部的原因，使得DNA在複製的過程中，堿基對的排列順序發生了改變，這樣就會使子代在某些性狀上發生了改變，這就是基因突變。
造成生物遺傳性狀發生改變的還有一個原因，那就是染色體發生了變異。染色體變異包括細胞中染色體成倍的增加或減少，以及細胞中某條染色體增加或減少。在高等植物體內，一半以上的植物是含有兩組染色體的，稱為二倍體。但是也有許多植物細胞中含有兩對或兩對以上的染色體，這樣的植物就叫做多倍體植物。多倍體植株一般葉片、果實和籽粒都比較大，但是結實率較低，發育延遲，我們可以通過人工誘導多倍體植物的產生，並再運用其他手段對多倍體植物進行改造，來培育新的植物品種。植物的生機之源
一粒小小的種子，播種以後就會生根、發芽，慢慢地長出枝葉。成熟後，它會開花、結果，結出傳續生命的種子，然後死亡，完成一個生命周期。在這個生命周期中，植物的正常發育和繁殖除了需要合適的溫度、充足的陽光、水分、肥料等外界條件以外，它本身還要合成許多種有機物質，用來控製植物的生長和發育，其中一類重要的化學物質就是植物激素，植物激素是怎麼發現的呢?這要從著名的進化論創立者達爾文的實驗說起。
19世紀後半葉，英國的進化論創立者達爾文和他的兒子法蘭西斯·達爾文做了一個實驗。他們把一種叫金絲草的植物的胚芽鞘放在單側光照射下培養，發現胚芽鞘會向光照來的方向彎曲；如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套上一個不透光的錫箔小帽，胚芽鞘就不會向光照彎曲了；如果將單側光隻照射胚芽鞘的尖端，而沒有照射胚芽鞘的下部，胚芽鞘還是會向光彎曲的。因此，他們在1880年出版的《植物運動的本領》一書中指出：胚芽鞘產生向光彎曲，是由於幼苗在單側光照下產生了某種影響，這種影響會從上部傳到下部，造成背光麵和向光麵的生長快慢不同。
1928年，荷蘭的F．W．溫特把具有相同向光效應的燕麥胚芽鞘尖端切下，放在瓊脂薄片上。然後他移去胚芽鞘尖端，將瓊脂切成小塊，然後再把這些瓊脂小塊，放在切去頂端的胚芽鞘一側，將它們一同置於暗處。實驗的結果表明，放置過鞘尖的瓊脂塊會使胚芽鞘向放瓊脂的對側彎曲，而純瓊脂塊則不會。這個實驗證明，促進生長的影響可以從鞘尖傳到瓊脂，然後再傳到去頂胚芽鞘。溫特認為，這種影響應該是一種化學物質，並稱之為生長素。溫特還據此創造了燕麥試法，定量測定生長素含量，大大促進了植物激素的研究。
1934年，荷蘭的F．庫戈爾等從玉米油、根黴和麥芽中分離和純化出了這種能刺激植物生長的物質，並鑒定了它的化學成分，使植物激素的研究又向前邁進了大大的一步。
生長素是人類發現的植物激素之一，在高等植物中分布很廣，許多植物的根、莖、葉、花、果實、種子及胚芽鞘中都有。生長素在植物中的含量甚微，每克鮮重材料中一般僅僅含有10納克~100納克，而且多集中在生長旺盛的部位，在趨向於衰老的組織和器官中含量甚少。生長素在植物體內的運輸是有極性的，它隻能從植物的上端(長葉的一端)向下端(生根的一端)運輸，而不能倒轉過來運輸。
生長素對植物的生長發育有什麼具體作用呢?
首先，生長素能促進植物生長，這也是生長素名字的由來。曾經有人發現，植物在授粉以後，子房中的生長素含量會急劇上升。子房中的生長素含量升高有什麼作用呢?人們做了這樣一個小實驗：在果實發育開始時，除去果實的全部種子，那麼果實就會停止生長，乃至脫落；如果種子去除得不是很徹底，還剩餘一部分種子，那麼就隻有這部分種子周圍的果實繼續膨大。這個實驗說明，植物的種子可以產生生長素以促進果實的發育。