具有雙螺旋結構的DNA分子，對于二條多核苷酸鏈的纏繞的程度等有各種形狀的拓撲學異構體。例如將不具裂縫的雙鏈環(huán)狀DNA的一個鏈切斷，將其一端鉆入未切斷的鏈中，然后再使之與原來的一端（頭）結合，則可給DNA分子的整體帶來扭曲變形，由于將雙鏈DNA進一步扭曲而形成超螺旋（參見閉環(huán)DNA），或一側的鏈卷到另一側鏈上的方式，使DNA骨架上積累的應變能成為最少。此時，根據(jù)向鏈中鉆進的方向（將螺旋反卷的方向或其逆方向）和次數(shù)等，形成高級結構上的多樣性。這種作為超螺旋DNA（supercoiled DNA）的拓撲學異構體，不限于環(huán)狀DNA，在線形DNA上的固定二點間也會形成，與細胞內(nèi)的DNA復制、轉(zhuǎn)錄和重組等過程有著重要的聯(lián)系。環(huán)狀雙鏈DNA的拓撲學的異構體，從幾何學上可以三個參數(shù)來表示。第一為L數(shù)（linking number），表示二條核苷酸鏈組成雙螺旋過程中的纏繞次數(shù)。B型DNA（參見DNA）每10個堿基對L=1，總是整數(shù)。L數(shù)，只要DNA不產(chǎn)生裂縫，不論分子怎樣變形它也不會改變。第二為T數(shù)（twist number），它表示不限于作為螺旋的纏繞，一個鏈圍繞另一個鏈旋卷的次數(shù)，B型DNA其L=T。第三為W數(shù)（writting number）表示超螺旋數(shù)。例如，在雙螺旋發(fā)生反卷之后形成閉環(huán)的DNA，可變成L數(shù)不足的拓撲學異構體，使DNA分子扭歪變形，此應變能由于整個分子形成右旋超螺旋而變?yōu)樽钌�，此時產(chǎn)生的超螺旋的卷數(shù)就是W數(shù)。扭歪變形也由于分子內(nèi)的一個鏈繞到另一個鏈而減少的。三個參數(shù)之間有L=W T的關系。