Los nucleótidos se mantienen unidos por dos tipos de enlaces: enlaces fosfodiéster y enlaces de hidrógeno. El Portal educativo describe los enlaces fosfodiéster como enlaces que unen nucleótidos en cadenas lineales. Según Cambridge Physics, los enlaces de hidrógeno actúan como un puente que conecta dos filas paralelas de nucleótidos. Esta conexión ayuda en la formación de la estructura distintiva de doble hélice del ADN.
Wikipedia indica que un nucleótido consiste en un azúcar de cinco carbonos, una base de nitrógeno y uno o más grupos fosfato. La porción de azúcar de cinco carbonos de un nucleótido contiene dos grupos hidroxilo libres que son altamente reactivos. Los grupos de fosfato también son reactivos y buscan un lugar para unirse. El portal educativo indica que los enlaces fosfodiéster se forman entre un grupo fosfato en un nucleótido y un grupo hidroxilo libre en un nucleótido vecino.
La base de nitrógeno de cada nucleótido siempre se alinea a lo largo del mismo lado de la cadena. En el ADN, una segunda cadena de nucleótidos corre paralela a la primera, pero su orientación se invierte 180 grados. Esto permite que las bases de nitrógeno se encuentren en el centro de la estructura del ADN. Wikipedia afirma que los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las dos cadenas de nucleótidos solo se forman entre pares de bases. Los pares de bases describen dos bases de nitrógeno diferentes que se unen entre sí como regla.