Citozina este una dintre cele cinci baze azotate care sunt atașate la un zahăr cu cinci atomi de carbon, pentoză și o grupare fosfat pentru a produce nucleotide. Nucleotidele sunt unitățile care se unesc pentru a forma molecule de ADN și ARN. Celelalte baze, pe lângă citozină, care alcătuiesc o moleculă de ADN sunt adenina, guanina și timina. Într-o moleculă de ARN, uracilul înlocuiește timina.
Bazele sunt împărțite în două grupuri diferite. Adenina și guanina sunt baze purinice, iar citozina, timina și uracilul sunt baze pirimidinice. Cele două grupuri diferă în structura lor de bază. Bazele purinice sunt formate din două inele de atomi, în timp ce bazele pirimidinice sunt formate dintr-un singur inel. Bazele se numesc baze azotate deoarece inelele conțin atomi de azot și de carbon.
Bazele se împerechează întotdeauna doar cu o altă bază. Bazele purinice se leagă numai cu bazele pirimidinice. Bazele purinice nu se leagă niciodată de alte baze purinice, iar bazele pirimidinice nu se leagă niciodată de alte baze pirimidinice. Mai exact, citozina se asociază întotdeauna cu perechile de guanină și adenină cu timină sau uracil, în funcție de faptul că se află într-o moleculă de ADN sau ARN. Această împerechere este denumită pereche de bază specifică.
Împerecherea specifică a bazelor menține molecula mult mai uniformă și mai stabilă. Prin faptul că bazele purinice se leagă doar cu bazele pirimidinice, distanța dintre cele două catene ale unei molecule de ADN va fi uniformă, un inel dublu și un singur inel. Dacă o bază purinică s-ar lega de o altă bază purinică, ar exista un inel dublu legat de un inel dublu. Dacă o bază pirimidină s-ar lega de o altă bază pirimidină, un singur inel ar fi legat de un singur inel. Dacă ar fi așa, structura moleculei de ADN nu ar fi uniformă, s-ar înclina înăuntru și în afara în funcție de bazele împerecheate.
În cele din urmă, împerecherea specifică este determinată de structura fiecărei baze. Structura afectează cât de bine se leagă bazele între ele și numărul de legături de hidrogen care se formează. Când citozina se leagă de guanina, între cele două baze se formează trei legături de hidrogen. Când adenina se leagă de timină sau uracil, se formează doar două legături de hidrogen. Doar aceste perechi de baze sunt capabile să formeze legăturile de hidrogen necesare într-o moleculă de ADN.
Secvența de baze de-a lungul unei molecule de ADN formează codul pentru a instrui o celulă să producă anumite proteine sau gene. Tripleții de baze codifică aminoacizi specifici, blocurile de construcție ale proteinelor. Secvența determină ce aminoacizi vor fi uniți și în ce ordine. Proteinele dintr-o celulă determină structura și funcția unei celule, astfel încât bazele azotate poartă codul genetic pentru o celulă.