Die Paarung eines bestimmten Purins mit einem bestimmten Pyrimidin ist auf die Struktur und die Eigenschaften jedes Rings und die dreidimensionale Passung zwischen den Komplementen zurückzuführen. Purin und Pyrimidin sind organische, aromatische Ringverbindungen, die als Bausteine der Nukleinsäure fungieren. In der DNA kommen Purine als Adenin und Guanin vor, während Pyrimidine als Thymin und Cytosin vorkommen. Bei der DNA-Basenpaarung paart sich Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin.
Übereinstimmende Basenpaare, die aus einem Purin und einem Pyrimidin bestehen, bilden Wasserstoffbrücken. Purine haben eine Doppelringstruktur und Pyrimidine haben eine Einzelringstruktur. Adenin und Thymin haben beide zwei Stellen, an denen sie Wasserstoffbrückenbindungen bilden, während Guanin und Cytosin drei Stellen haben. Aneinander gebunden bilden diese stickstoffhaltigen Basen die Sprossen der DNA-Leiter oder Doppelhelix.
Die Wasserstoffbrückenbindung zwischen Ringen ist nur in einer bestimmten tautomeren Form möglich. Wie vom Department of Chemistry der University of Maine erklärt, sind Tautomere Isomere, die durch die Änderung der Position eines einzelnen Wasserstoffs und einer Doppelbindung verwandt sind. Für jede der vier stickstoffhaltigen Basen muss eine spezifische tautomere Form für die richtige Bindung, Stabilität und Bindung an das Zucker-Phosphat-Rückgrat der DNA eingebaut werden. Wenn die Basenpaare die Sprossen einer Leiter sind, fungiert das Zucker-Phosphat-Rückgrat als die Seiten der Leiter. Bei einer helikalen Drehung der Leiter gibt es weniger sterische Hindernisse zwischen benachbarten Atomen im DNA-Molekül.
