Під час реплікації мітохондріальна ДНК (мтДНК) приймає триланцюгова структура називається D-петлею. Хоча їх фізіологічна роль не зрозуміла, D-петлі беруть участь у реплікації та транскрипції мтДНК. Мало що відомо про оборот D-петлі.
У мітохондріях D-петля виникає в головній некодуючій ділянці молекули мітохондріальної ДНК, сегменті, який називається контрольною областю або областю D-петлі. Реплікація мітохондріальної ДНК може відбуватися двома різними способами, обидва починаються в області D-петлі.
D-петля, яка має розмір 1124 bp (позиції 16024-576), є некодуючою областю, і діє як промотор як для важких, так і для легких ланцюгів мтДНК і містить важливі елементи транскрипції та реплікації.
3-й кінець насиченого ланцюга G (синій) виступає як одноланцюгове розширення теломери. Цей виступ G-ланцюга повертається назад, утворюючи Т-петлю, і проникає в 5-ти дволанцюговий теломерний дуплекс, утворюючи D-петлю.
D-петля в тРНК містить модифікований нуклеотид дигідроуридин. Він складається з 7-11 основ і замикається парою основ Уотсона-Кріка. Петля TψC (зазвичай її називають петлею Т) містить тимін, основу, яка зазвичай міститься в ДНК, і псевдоурацил (ψ). D-петля і Т-петля утворюють третинну взаємодію в тРНК.
Переважає така думка Молекули мтДНК реплікуються в одному напрямку з двох просторово та часово відмінних, специфічних для ланцюгів джерел походження. Реплікація починається в D-петлі в точці початку реплікації Н-ланцюга (ОН) із синтезом дочірнього Н-ланцюга та подальшим заміщенням батьківського Н-ланцюга.