Afhankelijk van de sequentie en andere omstandigheden kunnen nucleïnezuren een verscheidenheid aan structurele motieven vormen, waarvan wordt aangenomen dat ze een biologische betekenis hebben.

Stem-loop Stem-loop intramoleculaire basenparing is een patroon dat kan voorkomen in enkelstrengs DNA of, meer algemeen, in RNA. De structuur is ook bekend als een haarspeld of haarspeld lus. Zij doet zich voor wanneer twee regio’s van dezelfde streng, die gewoonlijk complementair zijn in nucleotidenvolgorde wanneer zij in tegengestelde richting worden gelezen, basenparen vormen om een dubbele helix te vormen die eindigt in een ongepaarde lus. De resulterende structuur is een belangrijke bouwsteen van veel secundaire RNA-structuren. Kruisvormig DNA Kruisvormig DNA is een vorm van niet-B-DNA waarvoor ten minste een 6-nucleotidesequentie van omgekeerde herhalingen nodig is om een structuur te vormen die bestaat uit een stam, vertakkingspunt en lus in de vorm van een kruisvorm, gestabiliseerd door negatieve DNA-supercoiling. Er zijn twee soorten kruisvormige DNA-structuren beschreven: gevouwen en ongevouwen. G-quadruplex G-quadruplex secundaire structuren (G4) worden in nucleïnezuren gevormd door sequenties die rijk zijn aan guanine. Zij zijn spiraalvormig en bevatten guaninetetrads die kunnen bestaan uit één, twee of vier strengen. D-lus Een verplaatsingslus of D-lus is een DNA-structuur waarbij de twee strengen van een dubbelstrengs DNA-molecuul een stuk van elkaar gescheiden zijn en door een derde DNA-streng uit elkaar worden gehouden. Een R-lus is vergelijkbaar met een D-lus, maar in dit geval is de derde streng RNA in plaats van DNA. De derde streng heeft een basenvolgorde die complementair is aan een van de hoofdstrengen en paart ermee, waardoor de andere complementaire hoofdstreng in de regio wordt verdrongen. Binnen dat gebied is de structuur dus een vorm van driestrengs-DNA. Een diagram in het document waarin de term werd geïntroduceerd, illustreerde de D-lus met een vorm die lijkt op een hoofdletter “D”, waarbij de verplaatste streng de lus van de “D” vormde.