結構
由於具有螺旋結構的雙鏈各自閉合，結果使整個DNA分子進一步旋曲而形成三級結構。自然界中主要是負超螺旋.另外如果一條或二條鏈的不同部位上產生一個斷口，就會成為無旋曲的開環DNA分子。從細胞中提取出來的質粒或病毒DNA都含有閉環和開環這二種分子。可根據兩者與色素結合能力的不同，而將兩者分離開來。
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超螺旋DNA在雙螺旋結構中，每旋轉一圈含有10個鹼基對處於能量最低的狀態，少於10個就會形成右手超螺旋（順時針），反之為左手超螺旋（逆時針）。前者稱為負超螺旋（與DNA雙螺旋的旋轉方向相反的扭轉），後者稱為正超螺旋（與DNA雙螺旋的旋轉方向相同的扭轉）。這是一種三級構造。原核細胞中的DNA超螺旋是在DNA旋轉酶作用下，由ATP提供能量形成的環狀DNA負超螺旋，真核細胞中的DNA與組蛋白形成的核小體以正超螺旋結構存在。DNA超螺旋有兩種存在形式：具絞旋線超螺旋以及螺管式超螺旋。具絞旋線是發生在當DNA從細胞中獨立出來後形成的超螺旋狀態，而螺管式則是當DNA處於染色質中維持的超螺旋狀態。其中以螺管式纏繞的更加緊密，且需要蛋白質的輔助方能形成——染色質中組蛋白。
扭轉數（T；twisting number）纏繞數（W；writhing number）與鏈環數（L；Linking number）之間的關係可寫成：
L = T + W
其中，L（鏈環數）定義為當一個環狀雙螺旋DNA分子平鋪在平面時，一條鏈跨越另一條鏈的次數，T（扭轉數），指一條鏈繞雙螺旋假想軸纏繞的圈數，W（纏繞數）亦稱為超螺旋數（Number Of Turns Of Superhelix）
