Tiga basa nitrogen pirimidin, bersama dengan dua basa purin, bertindak sebagai bahan genetik di semua organisme hidup. Fungsi mereka adalah dua kali lipat: untuk meneruskan informasi dari orang tua ke keturunan melalui replikasi, mitosis, dan meiosis, dan antara organisme yang berbeda melalui transfer gen horizontal; dan untuk mengkodekan gen dan pengaruran informasi.
Sebelum DNA dapat ditularkan dari orang tua ke keturunan, pertama-tama harus diteruskan ke sel anak. Asam nukleat menyampaikan informasi melalui replikasi semi-konservatif. Ini mengambil keuntungan dari fakta bahwa ada aturan ketat dalam cara pasangan basa nitrogen dengan masing-masing. Dalam apa yang dikenal sebagai aturan Chargaff, pirimidin, yang merupakan molekul cincin tunggal, masing-masing akan mengikat dengan purin bercincin ganda. Ini memungkinkan DNA beruntai ganda untuk mempertahankan lebar konstan sepanjang panjang molekul.
Pasangan ini bahkan lebih spesifik daripada pirimidin dengan purin – sitosin hanya akan berikatan dengan guanin, dan timin dan urasil keduanya akan mengikat adenin. Ini karena sitosin dan guanin memiliki kemampuan untuk membentuk tiga ikatan hidrogen, sementara tiga basa lainnya hanya dapat membentuk dua ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen inilah yang memegang basa, dan dengan demikian membentuk untaian bersama-sama. Selama replikasi DNA, molekul induk bertindak sebagai cetakan. Hal ini kemudian disalin oleh pembentukan untai anti-paralel yang terbentuk sesuai dengan aturan Chargaff.
Basa nitrogen, dan nukleotida yang merupakan bagian dari mereka, membentuk untai DNA dan RNA yang terdiri dari daerah pengkodean dan non-coding. Daerah pengkodean dapat diterjemahkan menjadi asam amino yang membentuk protein. Ini dilakukan melalui transkripsi, atau pembentukan perantara RNA, diikuti oleh translasi, pembacaan RNA pembawa pesan (mRNA) untuk membentuk rantai peptida. Sementara daerah non-coding tidak ditranskripsi, mereka memiliki berbagai fungsi penting termasuk regulasi, dan encoding molekul seperti RNA ribosom (rRNA) atau transfer RNA (tRNA), yang keduanya terlibat lebih jauh dalam translasi dan ekspresi gen.
