Les deux chaînes polynucléotidiques qui composent chaque molécule d'acide désoxyribonucléique, ou ADN, sont maintenues ensemble par deux forces : les liaisons hydrogène et les forces hydrostatiques. Les liaisons hydrogène se forment entre des paires de bases complémentaires, tandis que les forces hydrostatiques déterminent l'orientation du squelette phosphate hydrophile par rapport aux paires de bases plus hydrophobes.
Chaque chaîne polynucléotidique est composée d'un squelette phosphate chargé négativement qui relie une séquence de paires de bases. Les paires de bases sont des anneaux organiques non polaires, planaires, contenant divers groupes ammoniac et oxygène. Les molécules d'eau polaires forment naturellement des liaisons hydrogène avec d'autres molécules chargées. Lorsqu'elles sont dissoutes dans l'eau, les chaînes d'ADN s'orientent naturellement de telle sorte que les squelettes phosphates les plus hydrophiles soient tournés vers l'extérieur, formant une structure hélicoïdale, les paires de bases les plus hydrophobes étant empilées à l'intérieur de l'hélice. Lorsque des séquences complémentaires de paires de bases sur des brins d'ADN opposés sont alignées, des liaisons hydrogène se forment entre les atomes d'hydrogène chargés positivement et les atomes d'oxygène chargés négativement au sein de la structure des paires de bases. Ces liaisons hydrogène ajoutent une stabilité supplémentaire à la double hélice de l'ADN.
