Die beiden Polynukleotidketten, aus denen jedes Molekül der Desoxyribonukleinsäure oder DNA besteht, werden durch zwei Kräfte zusammengehalten: Wasserstoffbrückenbindungen und hydrostatische Kräfte. Wasserstoffbrückenbindungen bilden sich zwischen komplementären Basenpaaren, während hydrostatische Kräfte bestimmen die Orientierung des hydrophilen Phosphatrückgrats relativ zu den hydrophoberen Basenpaaren.
Jede Polynukleotidkette besteht aus einem negativ geladenen Phosphatrückgrat, das eine Sequenz von Basenpaaren verbindet. Die Basenpaare sind unpolare, planare organische Ringe, die verschiedene Ammoniak- und Sauerstoffgruppen enthalten. Polare Wassermoleküle bilden mit anderen geladenen Molekülen auf natürliche Weise Wasserstoffbrückenbindungen. In Wasser gelöst, orientieren sich DNA-Ketten natürlicherweise so, dass die hydrophileren Phosphatrückgrate nach außen zeigen und eine helikale Struktur bilden, wobei die hydrophoberen Basenpaare innerhalb der Helix gestapelt sind. Wenn komplementäre Sequenzen von Basenpaaren auf gegenüberliegenden DNA-Strängen ausgerichtet werden, bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen zwischen positiv geladenen Wasserstoffatomen und negativ geladenen Sauerstoffatomen innerhalb der Struktur der Basenpaare. Diese Wasserstoffbrücken verleihen der DNA-Doppelhelix zusätzliche Stabilität.
