Các nucleotide kết hợp với nhau qua liên kết phosphodiester được hình thành giữa đường pentose của nucleotide này với gốc phosphate của nucleotide kế tiếp tạo nên chuỗi polynucleotide. Như vậy, thành phần cấu tạo giúp nhận biết đầu 5^’ và đầu 3^’ của chuỗi polynucleotide là nhóm phosphate và đường pentose: Đầu 5’ là đầu có nhóm phosphate (liên kết với phân tử đường pentose ở vị trí C 5’) không tham gia vào liên kết phosphodiester, đầu 3’ là đầu có nhóm OH ở vị trí C 3’ của đường pentose không tham gia vào liên kết phosphodiester.