พอลีนิวคลีโอไทด์ (Polynucleotides) แต่ละสายประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (Nucleotide) มาเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว ซึ่งนิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วย
- น้ำตาลเพนโตส (Deoxyribose sugar) มีโครงสร้างเป็นคาร์บอน 5 อะตอม
- หมู่ฟอสเฟต (Phosphate group) ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน
- ไนโตรเจนเบส (Nitrogenous base) 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน(Adenine, A), ไทมีน(Thymine, T), ไซโทซีน(Cytosine, C), และกัวนีน(Guanine, G)
นิวคลีโอไทด์แต่ละหน่วยเชื่อมต่อกันโดยพันธะระหว่างหมู่ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์หนึ่ง กับคาร์บอนตำแหน่งที่ 3 ของน้ำตาลของอีกนิวคลีโอไทด์หนึ่ง
โครงสร้างของสายพอลีนิวคลีโอไทด์เป็นการต่อสลับกันระหว่างหมู่ฟอสเฟตกับน้ำตาล โดยสายหนึ่งมีทิศทางจากปลาย 5’ ไปยังปลาย 3’ ส่วนพอลีนิวคลีโอไทด์อีกสายหนึ่งเรียงตัวในทิศทาง 3’ ไปยัง 5’ ดังนั้นเมื่อเกิดการแยกตัวของดีเอ็นเอทั้ง 2 สาย ส่วนที่แยกออกมาจึงมีทิศทางต่างกัน
