DNA包括四种碱基，而且四种碱基之间遵循严格的配对规则：Adenine（A，腺嘌呤）一定与Thymine（T，胸腺嘧啶）配对，Guanine（G，鸟嘌呤）一定与Cytosine（C，胞嘧啶）配对，反之亦然。碱基间的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有两个氢键，鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三个氢键，即A=T,G≡C。
由于氢键不等于化学键，属于比较弱的结合，因此较低的能量就可以被打破。这样一方面保证了DNA能够发挥生物功能：如果结合很紧密，无法打开，那么也就不可能完成转录翻译等一系列生物功能。同时，这也意味着DNA很容易受到损伤，因为结合较弱，容易受到外界因素的干扰和破坏。
自然状态下，RNA都是单链，DNA都是双链。除此之外，组成RNA的单体是核糖核苷酸，组成DNA的单体是脱氧核糖核苷酸，两者区别之一是前者的五碳糖是核糖，后者的五碳糖是脱氧核糖，比前者少一个氧原子。区别之二是，RNA的碱基组成是A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤），而DNA的碱基组成是是A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤），两者差U和T。
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