L'ADN ressemble à une échelle tordue. Et les échelons de l'échelle d'ADN sont des paires complémentaires de bases azotées. Selon les règles d'appariement des bases, l'adénine, une purine, se couple avec la thymine, une pyrimidine, avec deux liaisons hydrogène.

Et la guanine, une purine, apparaît avec la cytosine, une pyrimidine, avec trois liaisons hydrogène. Mais pourquoi les purines sont-elles toujours associées aux pyrimidines? En raison de contraintes stériques imposées par des restrictions spatiales par le squelette sucre-phosphate de l'ADN, seul un espace de 10, 85 angströms est disponible pour la base paires dans une double hélice d'ADN.

Les purines ont une structure à double anneau. Par conséquent, deux purines ensemble seront trop grand pour tenir dans cet espace. D'un autre côté, si nous mettons deux pyrimidines ensemble, qui ne contiennent qu'un seul anneau, la distance entre eux sera trop grand pour former des liaisons hydrogène, qui mesurent environ deux angströms.

Cependant, si nous associons une purine et une pyrimidine ensemble, ils s'intègrent parfaitement dans l'hélice d'ADN et sont suffisamment proches pour former des liaisons hydrogène. Les liaisons hydrogène peuvent se former lorsqu'un atome d'hydrogène est approximativement à deux angströms d'un atome électronégatif, comme l'oxygène ou l'azote. Adénine a un atome d'hydrogène proche d'un oxygène et de la thymine.

Et la thymine a un hydrogène proche à un azote et à l'adénine. Cela conduit à la formation de deux liaisons hydrogène. L'adénine ne peut pas former de liaisons hydrogène avec la cytosine, parce que la cytosine a un atome d'hydrogène où l'oxygène et la thymine le serait.

Et l'atome d'hydrogène présent dans la thymine est absent de la cytosine. Un phénomène similaire se produit dans la base de paire cytosine guanine où un oxygène dans la guanine, et un oxygène et un azote dans la cytosine sont chacun positionnés en face d'un hydrogène, conduisant à la formation de trois liaisons hydrogène, qui ne se produit pas dans l'appariement de base guanine thymine. La grande spécificité de l'appariement de bases, avec l'aide d'enzymes de réplication de l'ADN, c'est pourquoi l'adénine s'associe toujours à la thymine et la guanine s'apparie toujours à la cytosine.