De nucleotide-herhalingen bevatten zowel het segment van de ruggengraat van het molecuul, dat de keten bij elkaar houdt, als een base, die een interactie aangaat met de andere DNA-streng in de helix. Een base gekoppeld aan een suiker wordt een nucleoside genoemd en een base gekoppeld aan een suiker en een of meer fosfaatgroepen wordt een nucleotide genoemd. Als meerdere nucleotiden aan elkaar zijn gekoppeld, zoals in DNA, wordt dit polymeer een polynucleotide genoemd. De ruggengraat van de DNA-streng is gemaakt van afwisselende fosfaat- en suikerresten. De suiker in DNA is 2-deoxyribose, wat een pentose (vijf-koolstof) suiker is. De suikers zijn met elkaar verbonden door fosfaatgroepen die fosfodiesterbindingen vormen tussen de derde en vijfde koolstofatomen van aangrenzende suikerringen. Deze asymmetrische bindingen betekenen dat een DNA-streng een richting heeft.