Under de villkor som finns i celler antar DNA en dubbel-helixstruktur. Även om det finns flera variationer på denna dubbelhelikixstruktur, har de alla samma grundläggande snedstegsform. Denna struktur ger DNA-fysikaliska och kemiska egenskaper som gör den väldigt stabil. Denna stabilitet är viktig eftersom den förhindrar att de två DNA-strängarna splittras spontant och spelar en viktig roll för hur DNA kopieras.

Termodynamik

Entropi är en fysisk egenskap som är analog med störning. Termodynamikens andra lag föreslår att processer som bildandet av en dubbelhelikopter endast kommer att ske spontant om de leder till en nettoökning av entropi (indikeras huvudsakligen genom att värmen frigörs). Ju större ökningen av entropi som följer med att spiralen bildas, desto större blir värmeavgivningen i molekylens omgivning och ju mer stabil dubbelspiralen kommer att vara. Dubbelspiralen är stabil eftersom dess bildning leder till en ökning av entropi. (Däremot leder DNA-uppbrytningen till en minskning av entropin som indikeras av värmeabsorption.)

Nukleotider

DNA-molekylen är tillverkad av många underenheter fästa vid varandra i en lång, vriden stegenliknande kedja. De enskilda subenheterna kallas nukleotider. DNA i celler finns nästan alltid i dubbelsträngad form, där två polymersträngar är sammanlänkade för att bilda en enda molekyl. Vid pH (saltkoncentration) och temperaturbetingelser som finns i celler resulterar bildandet av en dubbel helix i en nettoökning i entropi. Det är därför den resulterande strukturen är stabilare än de två strängarna skulle vara om de var separata.

Stabiliserande faktorer

När två DNA-strängar kommer samman bildar de svaga kemiska bindningar som kallas vätebindningar mellan nukleotiderna i de två kedjorna. Bondbildning frigör energi och bidrar därmed till en nettoökning av entropi. Ett ytterligare entropi boost kommer från interaktioner mellan nukleotiderna i centrum av helixen; dessa kallas basstapling interaktioner. De negativt laddade fosfatgrupperna i ryggraden i DNA-strängarna avstöter varandra. Emellertid övervinnas denna destabiliserande interaktion genom de gynnsamma vätebindnings-och basstaplingsinteraktionerna. Det är därför dubbelspiralstrukturen är stabilare än enskilda strängar: dess bildning medför en nettovinst i entropi.

Former av DNA

DNA kan adoptera en av flera olika dubbelhelikixstrukturer: Dessa är A-, B- och Z-formerna av DNA. B-formen, den mest stabila under cellulära förhållanden, anses vara "standard" -formen; Det är det du brukar se i illustrationer. A-formuläret är en dubbelhelix men är mycket mer komprimerad än B-blanketten. Och Z-formen är snodd i motsatt riktning än B-formen och dess struktur är mycket mer "utsträckt". A-formuläret finns inte i celler, även om vissa aktiva gener i celler verkar anta Z-formen. Forskare förstår inte helt vilken betydelse detta kan ha eller huruvida detta har någon evolutionär betydelse.