结合键，即化学键。组成DNA的脱氧核苷酸中，戊糖（脱氧核糖和碱基缩合，并以糖苷键相连接，糖环上的Cl与嘧啶碱的N1相连。所以糖与碱基之间的连键是N—C键，称为N—糖苷键。N—糖苷键使二者连成核苷。）
核苷中的戊糖羟基（C5位上）被磷酸酯化，形成核苷酸，生物体内存在的游离核苷酸多是5′—核苷酸。
DNA的一级结构是由数量极其庞大的四种脱氧核苷酸脱水聚合通过3′－－5′—磷酸二酯键连起来的脱氧核苷酸链。聚合时，新加上去的三磷酸脱氧核苷在DNA聚合酶的作用下，永远是以它的5′位磷酸与DNA链上3′端的3倍羟基缩合，即5′接3′。故相互连接的化学键，为3′—5′磷酸二酯键。
DNA的空间结构一般是规则的双螺旋结构，两条反向排列的脱氧核苷酸链借助于对应碱基之间的氢键相连。双螺旋结构在生理状态下很稳定，维持这种稳定的主要因素：（1）首推碱基堆积力——成垛的碱基对之间的垂直方向上的相互作用力。碱基堆积力的形成是由于嘌呤与嘧啶碱形状扁平，呈疏水性，分布于螺旋的内侧。大量的碱基对层层堆垛，使双螺旋结构内部形成一个强大的疏水区，与介质中的水分子隔开；（2）氢键力。两链靠氢键相连，分子中A=T碱基对多，但不如G≡C碱基对稳定。（3）大量存在于DNA的其他弱键，在维持空间结构的稳定上也起一定的作用，这些弱键包括，磷酸基团上的负电荷与介质中的阳离子形成的离子键，这可减少双链间的静电压力；还有范德华力。
二硫键发生在半胱氨酸之间，在蛋白质中存在。维持蛋白质分子空间结构稳定性的主要的力是肽键与二硫键，次级的力是氢键、范德华力、盐键等。
