Trong phân tử axit nucleic, các đơn phân (là rNP hoặc dNP, gọi chung là nuclêôtit) đều liên kết với nhau thành chuỗi polynuclêôtit. Sự liên kết này do phản ứng trùng ngưng giữa gốc phosphate của nuclêôtit này với cacbon số 3 (C3') ở nuclêôtit liền kề, tạo thành liên kết phôtphođieste (phosphodiester bond) theo chiều 5'P (nhóm phôtphat gắn với đường 5C ở C5') đến nhóm 3'OH (nhóm -OH tự do ở đường 5C vị trí C3') của nuclêôtit.

Tuy cả ADN và ARN đều có cấu trúc cơ bản như trên và là các phân tử ổn định, nhưng ADN ổn định cao hơn do thường có cấu trúc hai mạch, còn ARN dễ bị thuỷ phân hơn.[8] Theo giả thuyết này, thì việc loại bỏ nhóm hydroxyl của ribôza trong quá trình tiến hoá là một sự kiện quan trọng giúp ADN là cơ sở vật chất di truyền chủ yễu thay cho ARN tự sao (ribôzym).[9]