Nella molecola del DNA sono presenti quattro tipi di molecole dette basi azotate, due delle quali (adenina A e guanina G) sono chimicamente purine, mentre le altre due (citosina C e timina T) sono pirimidine. Nel DNA tali basi si accoppiano mediante legami idrogeno, ma non in modo casuale: una purina si accoppia con una pirimidina, cosicché è possibile trovare solo coppie A-T oppure C-G. Ciò è determinato dalle caratteristiche chimiche e conformazionali di queste molecole. La comprensione di questa struttura si deve al biochimico Erwin Chargaff, considerato il padre della biologia molecolare; questa scoperta ebbe fondamentali ripercussioni sul concetto di codice genetico e sullo studio dei meccanismi replicativi degli acidi nucleici.