核酸の二次構造
核酸分子の二次構造は多くの場合、ステムとループのパーツへと一意に分けることができる。塩基対形成したヘリックス(ステム)とその末端を閉じる短い対合していないループからなるステムループ構造(しばしば「ヘアピン」とも呼ばれる)は非常によくみられる構造で、tRNAで見られるクローバーリーフ構造のようなより大きな構造モチーフの構成要素ともなる。インターナルループ(長い対合したヘリックスの間に、短い対合していない一連の塩基が存在する構造)とバルジ(ヘリックスの一方の鎖に「余剰な」挿入塩基が存在し、対合する相手が他方の鎖に存在しない構造)もまた頻繁にみられる構造である。
生物学的なRNAに機能的に重要な二次構造要素は多く存在する。有名な例はRho非依存的ターミネーターとtRNAクローバーリーフである。RNA分子の二次構造の決定に関しては、実験的手法と計算的手法の双方で活発な研究が行われている(RNA構造予測ソフトウェアの一覧(英語版)も参照)。
相補的なDNA鎖またはRNA鎖間において、水素結合で連結された2つのヌクレオチドは塩基対と呼ばれる。DNAにおける標準的なワトソン・クリック型塩基対では、アデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)が塩基対を形成する。RNAでは、チミンはウラシル(U)に置き換えられている。ゆらぎ(wobble)塩基対やフーグスティーン型塩基対といった代替的な水素結合パターンも(特にRNAでは)生じ、複雑で機能的な三次構造が形成される。タンパク質の翻訳においてmRNA上のコドンがtRNAのアンチコドンによって認識される機構が塩基対形成であることは重要である。一部のDNA・RNA結合酵素は特定の塩基対のパターンを認識し、遺伝子上の特定の調節領域を同定する。水素結合は、上述した塩基対形成の規則の根底にある化学的機構である。