在脱氧核糖核酸分子中，含氮碱基为腺嘌呤(A)，鸟嘌呤(G)，胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。每一种碱基与一个糖和一个磷酸结合形成一种核苷酸。在其双链螺旋结构中，磷酸-糖-磷酸-糖的序列，构成了多苷酸主链。在主链内侧连结着碱基，但一条链上的碱基必须与另一条链上的碱基以相对应的方式存在，即腺嘌呤对应胸腺嘧啶(A对T或T对A)鸟嘌呤对应胞嘧啶(C对G或G对C)形成碱基对，这种排布方式叫碱基互补原则，亦称碱基配对原则。
DNA双螺旋结构中，位于两条方向相反、相互平行多核苷酸链上的嘌呤嘧啶碱基，围绕着螺旋轴，通过形成氢键，互相搭配成对，称为碱基配对。碱基配对，即一条长链上的A，总是与另一条长链上的T形成氢键; 而G总是与C形成氢键。即A=T、G≡C。沃森—克里克把这种碱基的特异结合方式称作“碱基互补原则”。DNA除自我复制外，还能以DNA的一条单链为模板，通过碱基互补配对合成一条RNA单链，即转录。复制、转录和逆转录都是通过碱基配对而生成新的核酸分子。已知一条核酸链的排列顺序，其互补链的碱基顺序即可确定。[2]
成对的碱基由氢键联结，在脱氧核糖核酸分子中，相互对应的碱基称为互补碱基，两条核苷酸链称为互补链。由于存在着碱基配对关系，一条核苷酸的碱基顺序一旦确定下来，另一条与之互补的核苷酸链上的碱基顺序也相应确定下来，在脱氧核糖核酸分子中，每对碱基与其相邻的碱基对的排列顺序是随机的，碱基对的排列顺序有许多种，其中每一种排列都包含着丰富的遗传信息，核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)结构相似，但核糖核酸由一条核苷酸链组成，这条链上所联结的碱基只有一种与脱氧核糖核酸不同，用尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)，因此当核糖核酸上的碱基需要与脱氧核糖核酸的碱基配对时，存在着腺嘌呤与尿嘧啶的对应关、系(A对U或U对A)，分子生物学已阐明核酸分子中每3个碱基编成一个密码子，决定一个氨基酸，在蛋质合成过程中，核酸分子上碱基的线性排列作为模板指挥氨基酸的装配顺序，决定了蛋白质的差异，因此也决定了生物的构造和功能方面的差异；在脱氧核糖核酸自我复制过程中碱基排列顺序起着模板作用，指挥游离的核苷酸。支配其装配顺序便联成一个多核苷酸新链。碱基互补原则是遗传的生物学机制之一。它揭示了具有重大哲学意义的基因-表现型同构关系，深化了人们对复杂的宇宙和对人类自身的认识。[3]
碱基配对
根据碱基互补配对的原则，一条链上的A一定等于互补链上的T；一条链上的G一定等于互补链上的C，反之如此。因此，可推知多条用于碱基计算的规律。
规律一：在一个双链DNA分子中，A=T、G=C。即：A+G=T+C或A+C=T+G。也就是说，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基总数的50%。