Asam deoksiribonukleat
sedangkan alur lainnya yang disebut alur minor, memiliki lebar 12. Lebarnya alur mayor berarti bahwa tepi-tepi basa nukleotida dapat lebih mudah diakses melalui alur mayor daripada melalui alur minor. Akibatnya, protein-protein seperti faktor-faktor transkripsi yang mengikat pada urutan basa tertentu biasanya melakukan kontak dengan basa melalui alur mayor. Situasi ini dapat bervariasi pada konformasi
DNA yang tak lazim dalam sel, walaupun alur mayor dan minor selalu dinamai demikian untuk menrefleksikan perbedaan ukuran yang terlihat apabila DNA dipuntir balik menjadi bentuk lazim B.
Pada heliks ganda DNA, tiap jenis nukleobasa pada satu unting DNA berikatan hanya dengan satu jenis nukleobasa dari unting DNA lainnya. Hal ini disebut sebagai pemasangan basa komplementer. Purina akan membentuk ikatan hidrogen dengan pirimidina; adenina berikatan dengan timina dalam dua ikatan hidrogen, dan sitosina berikatan dengan guanina dalam tiga ikatan hidrogen.
Susunan dua nukleotida ini disebut sebagai satu pasangan basa. Karena ikatan hidrogen tidak bersifat kovalen, ia dapat putuskan dan digabung kembali relatif mudah. Kedua unting DNA dalam heliks ganda oleh karenanya dapat ditarik terbuka seperti zipper, baik melalui gaya mekanika maupun temperatur tinggi. Karena pasangan basa ini bersifat komplementer, semua informasi pada urutan
unting ganda heliks DNA terduplikasi pada tiap unting. Hal ini sangat penting dalam replikasi DNA. Interaksi reversible dan spesifik antara pasangan basa komplementer sangat kritikal terhadap keseluruhan fungsi DNA dalam makhluk hidup.
Dua jenis pasangan basa mempunyai jumlah ikatan hidrogen yang berbeda. Pasangan AT memiliki dua ikatan hidrogen, sedangkan pasangan GC memiliki tiga ikatan hidrogen. DNA yang mengandung pasangan basa GC yang tinggi lebih stabil daripada DNA berpasangan basa GC rendah.
Sebagaimana telah disebutkan di atas, kebanyakan molekul DNA ditemukan dalam keadaan unting ganda yang berikatan secara non-kovalen dan berbentuk heliks. Struktur unting ganda ini (dsDNA, double-stranded DNA) utamanya distabilkan oleh interaksi tumpukan basa intra-unting. Interaksi yang terkuat ada pada tumpukan G dengan C. Kedua unting tersebut dapat dipisahkan menjadi dua molekul DNA unting
tunggal (ssDNA, single-stranded DNA) melalui proses yang dinamakan peleburan DNA. Peleburan terjadi pada temperatur tinggi, kadar garam yang reandah, dan nilai pH yang tinggi (DNA juga melebur pada nilai pH rendah, tetapi dikarenakan DNA tidak stabil akibat depurinasi asam, peleburan pH rendah jarang digunakan).
Stabilitas dsDNA tidak hanya bergantung pada kandungan GC (% pasangan basa G,C) DNA, namun juga tergantung pada urutan basa (tumpukan basa) dan panjang molekul DNA tersebut (molekul yang lebih panjang lebih stabil). Oleh sebab itu, kekuatan ikatan antar dua unting DNA ditentukan oleh persentase pasangan basa GC dan keseluruhan panjang heliks ganda DNA. Heliks DNA yang panjang dengan
kandungan GC yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih kuat; sebaliknya heliks DNA yang pendek dengan kandungan AT yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih lemah. Dalam proses biologis, bagian heliks ganda DNA yang perlu dipisahkan dengan mudah seperti kotak Pribnow TATAAT pada beberapa promotor cenderung memiliki kandungan AT yang tinggi.
Stabilitas DNA dapat diukur melalui berbagai cara; umumnya stabilitas DNA diukur berdasarkan temperatur lebur DNA (disebut juga nilai Tm), yakni temperatur dimana 50% molekul DNA unting ganda melebur menjadi molekul DNA unting tunggal. Temperatur lebur ini bergantung pada kekuatan ionik dan konsentrasi DNA. Ketika seluruh pasangan basa dalam heliks ganda DNA melebur, kedua unting DNA akan terpisah sebagai dua molekul
yang independen. Unting-unting tunggal DNA ini tidak memiliki bentuk tunggal yang sama, walaupun beberapa konformasi lebih stabil daripada konformasi lainnya.
Sebuah urutan sekuens DNA disebut sebagai "sense" apabila urutan basa DNA-nya sama dengan urutan kopi RNA duta yang ditranslasikan menjadi protein. Urutan pada unting komplementernya disebut sebagai urutan "antisense". Baik urutan sense dan antisense dapat ditemukan pada berbagai bagian unting DNA yang sama (kedua unting DNA dapat mengandung baik urutan sense maupun antisense). Pada prokariota dan
eukariota, urutan RNA antisense juga diproduksi, namun fungsi RNA antisense ini tidaklah diketahui dengan jelas. RNA antisense diajukan terlibat dalam regulasi ekspresi gen melalui pemasangan basa RNA-RNA.
Pada sebagian kecil urutan DNA prokariota dan eukariota, dan sebagian besar urutan DNA plasmid dan virus, perbedaan antara unting sense dan antisense menjadi kabur dikarenakan terdapatnya gen yang tumpang tindih. Dalam hal ini, beberapa urutan DNA memiliki tugas ganda, yakni menyandikan protein pertama ketika dibaca melalui salah satu unting, dan menyandikan protein kedua ketika dibaca dengan
arah berlawanan melalui unting komplementernya. Pada bakteri, ketumpangtindihan ini kemungkinan terlibat dalam regulasi transkripsi gen. Sedangkan pada virus, gen yang tumpang tindih ini meningkatkan jumlah informasi yang dapat disandikan dalam genom virus yang berukuran kecil.
DNA dapat dipuntir menjadi seperti tali melalui proses yang disebut pemilinan kumparan DNA. Pada kondisi "relaksasi", unting DNA biasanya akan mengitari sumbu heliks ganda setiap 10.4 pasangan basa. Namun jika DNA dipuntir, unting-untingnya dapat tergulung menjadi lebih rapat ataupun tergulung menjadi lebih longgar. Jika DNA dipuntir searah putaran heliks, basa-basa dalam unting DNA akan
terikat lebih rapat. Hal ini dinamakan pemilinan kumparan positif. Sebaliknya jika DNA dipuntir berlawanan putaran heliks, basa-basa dalam unting DNA akan terlepas lebih mudah. Hal ini dinamakan pemilinan kumparan negatif. Secara alamiah, kebanyakan DNA memiliki bentuk pemilinan kumparan negatif yang disebabkan oleh enzim topoisomerase. Enzim ini juga diperlukan untuk melepaskan tegangan puntiran yang dialami DNA semasa proses transkripsi dan replikasi.
Terdapat banyak kemungkinan konformasi-konformasi DNA yang dapat kita temukan, di antaranya A-DNA, B-DNA, dan Z-DNA, walaupun hanya B-DNA dan Z-DNA saja yang telah diamati secara langsung pada organisme fungsional. Konformasi-konformasi yang diadopsi oleh DNA bergantung pada tingkat hidrasi DNA, urutan DNA, tingkat dan arah pilinan kumparan DNA, modifikasi kimiawi pada basa DNA, jenis dan konsentrasi ion-ion logam, maupun keberadaan poliamina dalam larutan.
Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu
merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk.
Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai pasangannya.
Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA.