磷酸二酯键连接的是碱基。碱基在化学中本是“碱性基团”的简称。有机物中大部分的碱性基团都含有N(氮)原子，称为含氮碱基，氨基(-NH2)是最简单的含氮碱基。碱基，在生物化学中又称核碱基、含氮碱基，是形成核苷的含氮化合物，核苷又是核苷酸的组分。碱基、核苷和核苷酸等单体构成了核酸的基本构件。

核酸是一类生物聚合物，是所有已知生命形式必不可少的组成物质。核酸是脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的总称。核酸由核苷酸组成，而核苷酸单体由5-碳糖、磷酸基和含氮碱基组成。如果5-碳糖是核糖，则形成的聚合物是RNA；如果5-碳糖是脱氧核糖，则形成的聚合物是DNA。