As substâncias que constituem as laterais da escada do DNA são grupos fosfato alternados e moléculas de açúcar desoxirribose. Os grupos fosfato são moléculas inorgânicas constituídas por um átomo de fósforo quimicamente ligado a vários átomos de oxigênio. A desoxirribose é um tipo de açúcar com cinco átomos de carbono.
Um nucleotídeo livre consiste em três grupos fosfato ligados à desoxirribose, que é então ligada a uma das quatro bases de nucleotídeos: adenina, timina, guanina e citosina. Quando um nucleotídeo é adicionado a uma fita de DNA em crescimento, dois dos grupos fosfato são destacados, deixando o único grupo fosfato ligado ao açúcar. O açúcar desoxirribose é semelhante ao açúcar do ácido ribonucléico, ou RNA, mas está faltando um átomo de oxigênio.
