Dwa łańcuchy polinukleotydowe, które zawierają każdą cząsteczkę kwasu dezoksyrybonukleinowego lub DNA, są utrzymywane razem przez dwie siły: wiązanie wodorowe i siły hydrostatyczne. Związki wodorowe tworzą się między komplementarnymi parami zasad, a siły hydrostatyczne określają orientacja hydrofilowego szkieletu fosforanowego względem bardziej hydrofobowych par zasad.
Każdy łańcuch polinukleotydowy składa się z ujemnie naładowanego szkieletu fosforanowego, który łączy sekwencję par zasad. Pary zasad to niepolarne, płaskie, organiczne pierścienie zawierające różne grupy amoniaku i tlenu. Cząsteczki wody polarnej w naturalny sposób tworzą wiązania wodorowe z innymi naładowanymi cząsteczkami. Po rozpuszczeniu w wodzie, łańcuchy DNA naturalnie orientują się tak, że bardziej hydrofilowe szkielety fosforanowe są skierowane na zewnątrz, tworząc strukturę helikalną, przy czym bardziej hydrofobowe pary zasad są ułożone w stos spirali. Gdy komplementarne sekwencje par zasad na przeciwnych niciach DNA są wyrównane, tworzą się wiązania wodorowe pomiędzy dodatnio naładowanymi atomami wodoru i ujemnie naładowanymi atomami tlenu w strukturze par zasad. Te wiązania wodorowe dodają dodatkowej stabilności podwójnej helisie DNA.
