Perechile de baze sunt perechi de nucleotide unite cu o legătură de hidrogen găsită în ADN și ARN. Acest material genetic este de obicei dublu catenar, cu o structură care seamănă cu o scară și fiecare set de perechi de baze alcătuind o singură treaptă a scării. Perechile de baze au o serie de proprietăți interesante care le fac subiecte de interes, iar înțelegerea modului în care funcționează perechile de baze este importantă pentru mulți geneticieni.
Nucleotidele care alcătuiesc ADN-ul sunt adenina (A), timina (T), citozina (C) și guanina (G). În ARN, timina este înlocuită cu uracil (U). Împreună, acești compuși chimici mici alcătuiesc codul genetic al unui organism, cu aranjamentul lor care codifică producerea unui număr de proteine. Adenina se poate lega doar cu timina, iar cistozina se poate lega doar cu guanina. Aceasta înseamnă, de exemplu, că atunci când se examinează o catenă de ADN, dacă există un A la un capăt al unei trepte, un T trebuie să fie la celălalt.
Adenina și guanina sunt ambele tipuri de molecule cunoscute sub numele de purine, în timp ce timina și citozina sunt pirimidine. Purinele sunt mai mari, cu o structură care interzice două dintre ele să se potrivească pe o treaptă a scării, în timp ce pirimidinele sunt prea mici. Aceasta înseamnă că adenina nu poate deveni o pereche de baze cu guanina, iar timina nu poate fi într-o pereche de baze cu citozină.
S-ar putea întreba în mod rezonabil de ce adenina purinică nu s-a putut lega de citozina pirimidină și de ce timina nu se poate lega de guanina. Răspunsul are de-a face cu structura moleculară a acestor compuși; adenina nu poate forma o legătură de hidrogen cu citozina, la fel cum timina nu poate forma o legătură de hidrogen cu guanina. Aceste proprietăți dictează aranjamentul fundamental al perechilor de baze, compusul de la un capăt al treptei dictând ce compus se va afla pe cealaltă parte.
Este nevoie de numeroase seturi de perechi de baze pentru a alcătui o singură genă, iar orice catenă dată de ADN poate conține numeroase gene în plus față de secțiuni din ceea ce este cunoscut sub numele de „ADN necodant”, ADN care nu pare să aibă nicio funcție. Genomul uman conține aproximativ trei miliarde de perechi de baze, ceea ce explică de ce a durat atât de mult pentru a secvența cu succes genomul uman, iar înțelegerea aranjamentului perechilor de baze nu îi ajută pe oameni să înțeleagă unde se află anumite gene și ce fac acele gene. Într-un fel, perechile de baze ar putea fi considerate alfabetul care este folosit pentru a scrie cartea codului genetic.