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，根據向鏈中鉆進的方向（將螺旋反卷的方向或其逆方向）和次數等，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，不限于環狀DNA，在線形DNA上的固定二點間也會形成，與細胞內的DNA復制、轉錄和重組等過程有著重要的聯系。環狀雙鏈DNA的拓撲學的異構體，從幾何學上可以三個參數來表示。第一為L數（linking number），表示二條核苷酸鏈組成雙螺旋過程中的纏繞次數。B型DNA（參見DNA）每10個堿基對L=1，總是整數。L數，只要DNA不產生裂縫，不論分子怎樣變形它也不會改變。第二為T數（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，B型DNA其L=T。第三為W數（writting number）表示超螺旋數。例如，在雙螺旋發生反卷之后形成閉環的DNA，可變成L數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為最少，此時產生的超螺旋的卷數就是W數。扭歪變形也由于分子內的一個鏈繞到另一個鏈而減少的。三個參數之間有L=W T的關系。