Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК)

складає від 22 до 24 Å, або 2,2 — 2,4 нм, а довжина кожного нуклеотида 3,3 Å (0,33 нм)^[15]. Довжина всієї молекули залежить від виду організму, та може складати від десятків мікрон у деяких вірусів до кількох метрів (в одній хромосомі) у деяких рослин. Подібно до того, як в гвинтових сходах збоку можна побачити сходинки, на подвійній спіралі ДНК в проміжках між фосфатним остовом молекули можна бачити ребра основ, кільця яких розташовані в площині, перпендикулярній по відношенню до подовжньої осі макромолекули.

У подвійній спіралі розрізняють малу (12 Å) і велику (22 Å) борозенки^[16]. Білки, наприклад, фактори транскрипції, які приєднуються до певних послідовностей в дволанцюжковій ДНК, зазвичай взаємодіють з краями основ у великій борозенці, де вони доступніші^[17].  

Утворення зв'язків між основами

Наверху: пара основ GC. Внизу: пара основ AT. Водневі зв'язки показані як пунктирні лінії.  

Кожна основа на одному з ланцюжків зв'язується з однією певною основою на іншому ланцюжку. Таке специфічне зв'язування називається комплементарним. Пуринові основи комплементарні піримідиновим (тобто, здатні до утворення водневих зв'язків з ними): аденін утворює зв'язки тільки з тиміном, а цитозин — з гуаніном. У подвійній спіралі ланцюжки також зв'язані за допомогою гідрофобної взаємодії і стекінгу, які не залежать від послідовності основ ДНК^[18].

Комплементарність подвійної спіралі означає, що інформація, що міститься в одному ланцюжку, міститься і в іншому ланцюжку. Оборотність і специфічність взаємодій між комплементарними парами основ важлива для реплікації ДНК і решти всіх функцій ДНК в живих організмах

Оскільки водневі зв'язки нековалентні, вони легко разриваюся і відновлюються. Ланцюжки подвійної спіралі можуть розходитися як замок-змійка під дією ферментів (гелікази) або при високій температурі^[19].

Різні пари основ утворюють різну кількість водневих зв'язків. A-T зв'язані двома, G-C — трьома водневими зв'язками, тому на розрив GC потрібно більше енергії. Відсоток GC пар і довжина молекули ДНК визначають кількість енергії, необхідної для дисоціації ланцюжків: довгі молекули ДНК з великим вмістом GC більш «тугоплавкі»^[20].  

Альтернативні форми подвійної спіралі

В залежності від концентрації іонів і нуклеотидного складу молекули, подвійна спіраль ДНК у живих організмах існує в різних формах. На малюнку (зліва направо) представлені A, B і Z форми ДНК може існувати в кількох можливих конформаціях. Зараз ідентифіковані та описані наступні: A-ДНК, B-ДНК, C-ДНК, D-ДНК^[21], E-ДНК^[22], H-ДНК^[23], L-ДНК^[21], P-ДНК^[24] і Z-ДНК^[25][26]. Проте, тільки A-, B- і Z- форми ДНК спостерігалися в природних біологічних системах. Конформація, яку приймає ДНК, залежить від послідовності ДНК, величини та напрямку суперскрученості, хімічних модифікації основ і концентрації хімічних речовин у розчині, перш за все концентрацій іонів металів і поліамінів^[27]. Із всіх конформацій, B-форма, описана вище, є найзагальнішою формою за умов, що властиві більшості клітин^[28]. Альтернативні конформації подвійної спіралі відрізняються своєю геомертією та розмірами.

A-форма — ширша правостороння спіраль, з дрібнішою і ширшою малою борозенкою і вужчою і глибшою великою борозенкою. Ця форма зустрічається за нефізіологічними умовами в зневоднених зразках ДНК, крім того вона, ймовірно, зустрічається в живих клітинах у гібридних комплексах ланцюжків ДНК і РНК, та в комплексах ферментної