碱基配对是鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶和尿嘧啶碱基的基本属性，按照沃森-克里克规则配对的G:C、A:T和A:U属于正常碱基对，它们是构成双链核酸（脱氧核糖核酸和核糖核酸）的基本结构单元，G:C、A:T和A:U碱基对按一定比例组成了生命体中最重要的双链核酸（DNA/RNA），维持各类生命体的正常活动。

在生命体中也存在不按沃森-克里克规则配对的碱基对，例如，鸟嘌呤（G）与胸腺嘧啶（T）可形成G:T错配的碱基对、胞嘧啶（C）和腺嘌呤（A）可形成错配的C:A碱基对，它们由一些特殊的生命活动或过程产生，反映基因的损伤，它们的生成或存在将影响其基因的生物功能，可能引发一些人类遗传性疾病。在生命体中还可能存在G:U、G:G、A:A、G:A、C:C、T:T、T:U、C:T和C:U等多种的错配碱基对，它们的出现也与独特的生命活动或疾病的发生相关。在三链核酸中也有不按沃森-克里克规则结合的特殊碱基对，例如，鸟嘌呤（G）与G:C碱基对中的鸟嘌呤（G）通过氢键相互作用，结合形成特殊的G·G:C三碱基对等。鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶和尿嘧啶在生命过程中可被甲基化、羟基化、乙酰化和羧基化等，发生了化学衍生化的碱基也可以形成相应的碱基对，它们同样可反映出一些特殊的生命过程和现象。

错配和衍生化的碱基对可作为人类疾病的标记物，低含量的错配和衍生化碱基对或相应的双链核酸片段可以使用高分辨的气相或液相色谱-质谱联用仪进行分离和检测分析。