Một đoạn mạch đơn của phân tử DNA có trình tự các nucleotide như sau:

…ATG CAT GGC CGC A… Trong quá trình tự nhân đôi DNA mới được hình thành từ đoạn mạch khuôn này sẽ có trình tự:

Enzyme Helicase có chức năng tách hai mạch DNA bằng cách phá vỡ các liên kết hydro giữa các base nitơ. Topoisomerase II giúp tháo xoắn DNA bằng cách cắt và nối lại mạch DNA, giảm sức căng xoắn. 3'-5' exonuclease là một loại enzyme exonuclease hoạt động theo hướng 3' đến 5' và loại bỏ nucleotide khỏi đầu 3' của một sợi DNA hoặc RNA. Telomerase là enzyme duy trì các telomere ở đầu nhiễm sắc thể.

Cấu trúc bậc hai của DNA, thường là chuỗi xoắn kép, được ổn định chủ yếu bởi liên kết hydro giữa các cặp base (A-T và G-C) trên hai mạch polynucleotide đối song song. Ngoài ra, tương tác kị nước giữa các base xếp chồng lên nhau cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc này. Các liên kết cộng hóa trị liên kết các nucleotide trong cùng một mạch nhưng không trực tiếp ổn định cấu trúc bậc hai giữa hai mạch. Liên kết ion có thể có vai trò nhất định nhưng không phải là yếu tố chính.