生物的遺傳信息儲存在DNA的核苷酸序列中,生物界物種的多樣性也寓于DNA分子4種核苷酸千變萬化的排列之中。DNA分子不僅一級結構具有多樣性,而且二級結構也具有多態性。所謂二級結構是指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結構。DNA二級結構構型分3種：
①B型DNA（右手雙螺旋DNA）,是“經典”的Watson-Crick結構,二級結構相對穩定,水溶液和細胞內天然DNA大多為B型DNA；
②A型DNA（右手雙螺旋DNA）,是一般B型DNA的重要變構形式,其分子形狀與RNA的雙鏈區和DNA/RNA雜交分子很相近；
③Z型DNA（左手雙螺旋DNA）,也是B型DNA的變構形式。
3種構型DNA中,特別是大溝的特征在遺傳信息表達過程中起關鍵作用,基因表達調控蛋白都是通過其分子上特定的氨基酸側鏈與溝中堿基對兩側潛在的氫原子供體（═NH）或受體（O和N）形成氫鍵而識別DNA遺傳信息的。由于大溝和小溝中這些氫原子供體和受體各異以及排列不同,所以大溝攜帶的信息要比小溝多。此外,溝的寬窄及深淺也直接影響堿基對的暴露程度,從而影響調控蛋白對DNA信息的識別。B型DNA是活性最高的DNA構型,變構后的A型DNA仍有較高活性,變構后的Z型DNA活性明顯降低。
此外,DNA雙螺旋能進一步扭曲盤繞形成特定的高級結構,正、負超螺旋是DNA高級結構的主要形式。DNA二級結構的變化與高級結構的變化是相互關聯的,這種變化在DNA復制、修復、重組與轉錄中具有重要的生物學意義。