A szekvenciától és egyéb körülményektől függően a nukleinsavak különféle szerkezeti motívumokat képezhetnek, amelyeknek feltételezhetően biológiai jelentőségük van.

Szárhurok A szárhurok szárhurok intramolekuláris bázispárosodás egy olyan mintázat, amely előfordulhat egyszálú DNS-ben vagy gyakrabban az RNS-ben. A struktúra hajtű vagy hajtűhurok néven is ismert. Akkor jön létre, amikor ugyanazon szál két, ellentétes irányban olvasva általában komplementer nukleotidszekvenciájú régiója bázispárosodik, hogy egy párosítatlan hurokban végződő kettős spirált alkosson. Az így kialakuló szerkezet számos RNS-szekunder szerkezet kulcsfontosságú építőköve. Kereszt alakú DNS A kereszt alakú DNS a nem-B DNS egy olyan formája, amely legalább 6 nukleotidból álló, invertált ismétlődésekből álló szekvenciát igényel, hogy egy kereszt alakú szárból, elágazási pontból és hurokból álló szerkezetet képezzen, amelyet a DNS negatív szupercoilingje stabilizál. A kereszt alakú DNS-nek két osztályát írták le: a hajtogatott és a nem hajtogatott DNS-t. G-kvadruplex G-kvadruplex másodlagos struktúrák (G4) a nukleinsavakban guaninban gazdag szekvenciákból alakulnak ki. Ezek spirális alakúak, és guanin-tetrádokat tartalmaznak, amelyek egy, két vagy négy szálból alakulhatnak ki. D-hurok Az elmozdulási hurok vagy D-hurok olyan DNS-szerkezet, amelyben a kétszálú DNS-molekula két szálát egy szakaszon elválasztják egymástól, és egy harmadik DNS-szál tartja őket egymástól távol. Az R-hurok hasonló a D-hurokhoz, de ebben az esetben a harmadik szál nem DNS, hanem RNS. A harmadik szál olyan bázissorozattal rendelkezik, amely komplementer az egyik főszálhoz, és párosodik vele, így kiszorítva a másik komplementer főszálat a régióban. Ebben a régióban a szerkezet tehát egyfajta háromszálú DNS. A kifejezést bevezető tanulmányban szereplő ábra a D-hurkot egy nagy “D” betűre emlékeztető alakkal ábrázolta, ahol az elmozdult szál a “D” hurkot alkotja.