在核酸分子中，嘌呤碱基和嘧啶碱基可以通过氢键配对。按照一定的空间关系，腺嘌呤(A)专一地与胸腺嘧啶(T)或尿嘧啶(U)配对，而鸟嘌呤(G)则专一地与胞嘧啶(C)配对。例如，在沃森-克里克的脱氧核糖核酸*双螺旋模型中，一条链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基全部以氢键相联系，两条链“反平行”排列。在已知核苷酸顺序的单链核糖核酸分子中，根据碱基配对原理，可以推测这些分子的二级结构。复制、转录和反转录都是通过碱基配对而生成新的核酸分子，因此已知一条核酸链的排列顺序，其互补链顺序即可确定。