Powiązanie określonej puryn do określonej pirymidyny wynika ze struktury i właściwości każdego pierścienia oraz trójwymiarowego dopasowania pomiędzy uzupełnieniami. Puryna i pirymidyna są organicznymi, aromatycznymi związkami pierścieniowymi, które działają jako budulec kwasu nukleinowego. W DNA puryn występują jako adenina i guanina, natomiast pirymidyny występują jako tymina i cytozyna. W parowaniu DNA parami adeniny z tyminą i parami guaniny z cytozyną.
Dopasowane pary zasad składające się z jednej puryny i jednej pirymidyny tworzą wiązania wodorowe. Puryny mają podwójną strukturę pierścieniową, a pirymidyny mają pojedynczą strukturę pierścieniową. Adenina i tymina mają dwa miejsca, w których tworzą wiązania wodorowe ze sobą, podczas gdy guanina i cytozyna mają trzy miejsca. Połączone razem, te azotowe zasady tworzą szczeble drabiny DNA lub podwójną helisę.
Wiązanie wodorowe między pierścieniami jest możliwe tylko w specyficznej formie tautomerycznej. Jak wyjaśniono przez Wydział Chemii Uniwersytetu w Maine, tautomery są związkami związanymi z zmieniającą się pozycją pojedynczego wodoru i wiązania podwójnego. W przypadku każdej z czterech zasad azotowych należy wprowadzić specyficzną formę tautomeryczną, aby zapewnić prawidłowe wiązanie, stabilność i wiązanie ze szkieletem cukrowo-fosforanowym DNA. Jeśli podstawowymi parami są szczeble drabiny, szkielet cukrowo-fosforanowy działa jak boki drabiny. Ze śrubowym skrętem drabiny, mniej jest zawady przestrzennej między sąsiednimi atomami w cząsteczce DNA.
