DNA的一级结构，是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成。
DNA的一级结构决定其高级结构，如B-DNA中多G-C区易形成左手螺旋DNA（Z-DNA），而反向重复的DNA片段易出现发夹结构等。这些高级结构又决定和影响着一级结构的功能。
DNA的二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
通常情况下，DNA的二级结构分两大类：一类是右手螺旋，如A-DNA和B-DNA，DNA通常是以右手螺旋形式存在的；另一类是左手螺旋，即Z-DNA。
双螺旋 | A-DNA | B-DNA | Z-DNA |
|---|---|---|---|
碱基倾角/° | 20 | 6 | 7 |
碱基间距/nm | 0.26 | 0.34 | 0.37 |
螺旋直径/nm | 2.55 | 2.37 | 1.84 |
每轮碱基数 | 11 | 10 | 12 |
大沟 | 很狭、很深 | 宽、较深 | 平坦 |
小沟 | 很宽、浅 | 狭、较深 | 很狭、很深 |
糖苷键构象 | 反式 | 反式 | C反式、G顺式 |
螺旋方向 | 右 | 右 | 左 |
DNA的高级结构，是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的更复杂的特定空间结构，包括超螺旋、线性双链中的纽结（kink）、多重螺旋等。其中，超螺旋结构是DNA高级结构的主要形式，可分为正超螺旋（右手超螺旋）与负超螺旋（左手超螺旋）两大类，负超螺旋是细胞内常见的DNA高级结构形式，正超螺旋是过度缠绕的双螺旋。它们在不同类型的拓扑异构酶作用下或在特殊情况下可以相互转变。
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