Împerecherea unei purine specifice la o anumită pirimidină se datorează structurii și proprietăților fiecărui inel și potrivirii tridimensionale între complemente. Purina și pirimidina sunt compuși organici, inele aromatice care acționează ca blocuri de bază ale acidului nucleic. În ADN, purinele apar ca adenine și guanine, în timp ce pirimidinele apar ca timină și citozină. În perechea bazei ADN, perechile de adenine cu timină și perechile de guanină cu citozină.
Perechile de bază care se compun dintr-o purină și o pirimidină formează legături de hidrogen. Purinele au o structură dublă inelară, iar pirimidinele au o singură structură inelară. Adenina și timina au ambele situsuri în care formează legături de hidrogen între ele, în timp ce guanina și citozina au trei situsuri. Legate împreună, aceste baze azotate formează treptele scării ADN sau spirala dublă.
Legătura de hidrogen dintre inele este posibilă numai în formă tautomerică specifică. După cum explică Departamentul de Chimie al Universității din Maine, tautomerii sunt izomeri legați de poziția în schimbare a unui singur hidrogen și a unei legături duble. Pentru fiecare dintre cele patru baze azotate, trebuie încorporată o formă tautomerică specifică pentru corelarea, stabilitatea și atașarea corectă la structura ADN-ului fosfat de zahăr-fosfat. Dacă perechile de bază sunt treptele unei scări, coloana vertebrală a zahărului-fosfat acționează ca laturile scării. Cu o răsucire elicoidală a scării, există o piedică mai mică sterică între atomii învecinați din molecula ADN.
