As duas cadeias polinucleotídicas que compreendem cada molécula de ácido desoxirribonucleico, ou DNA, são mantidas juntas por duas forças: ligações de hidrogênio e forças hidrostáticas. As ligações de hidrogênio se formam entre pares de bases complementares, enquanto as forças hidrostáticas determinam a orientação da estrutura de fosfato hidrofílico em relação aos pares de bases mais hidrofóbicos.
Cada cadeia polinucleotídica é composta por uma estrutura de fosfato carregada negativamente que conecta uma sequência de pares de bases. Os pares de bases são anéis não polares, planos e orgânicos, contendo vários grupos de amônia e oxigênio. As moléculas de água polar formam naturalmente ligações de hidrogênio com outras moléculas carregadas. Quando dissolvidas em água, as cadeias de DNA se orientam naturalmente de modo que as estruturas de fosfato mais hidrofílicas fiquem voltadas para fora, formando uma estrutura helicoidal, com os pares de bases mais hidrofóbicos empilhados dentro da hélice. Quando sequências complementares de pares de bases em fitas opostas de DNA estão alinhadas, ligações de hidrogênio se formam entre átomos de hidrogênio carregados positivamente e átomos de oxigênio carregados negativamente dentro da estrutura dos pares de bases. Essas ligações de hidrogênio adicionam estabilidade adicional à dupla hélice do DNA.
