Cytosin är en av fem kvävehaltiga baser som är bundna till en socker-, pentos- och en fosfatgrupp med fem kolatomer för att göra nukleotider. Nukleotider är de enheter som går samman för att bilda DNA- och RNA-molekyler. De andra baserna, förutom cytosin, som utgör en DNA-molekyl är adenin, guanin och tymin. I en RNA-molekyl ersätter uracil tymin.
Baserna är uppdelade i två olika grupper. Adenin och guanin är purinbaser och cytosin, tymin och uracil är pyrimidinbaser. De två grupperna skiljer sig åt i sin grundstruktur. Purinbaser är uppbyggda av två ringar av atomer, medan pyrimidinbaser är uppbyggda av endast en ring. Baserna kallas kvävehaltiga baser då ringarna innehåller kväve och kolatomer.
Baserna paras alltid bara med en annan bas. Purinbaser binder endast med pyrimidinbaser. Purinbaser binder aldrig med andra purinbaser och pyrimidinbaser binder aldrig med andra pyrimidinbaser. Specifikt paras cytosin alltid med guanin och adenin parar sig med tymin eller uracil, beroende på om det är i en DNA- eller RNA-molekyl. Denna parning kallas specifik basparning.
Specifik basparning håller molekylen mycket mer enhetlig och stabil. Genom att purinbaser endast binder till pyrimidinbaser blir avståndet mellan de två strängarna i en DNA-molekyl enhetligt, en dubbelring och en enkel ring. Om en purinbas skulle binda till en annan purinbas, skulle det finnas dubbelring bunden till en dubbelring. Om en pyrimidinbas skulle binda till en annan pyrimidinbas, skulle en enkel ring bindas till en enkel ring. Om så vore fallet skulle strukturen på DNA-molekylen inte vara enhetlig, den skulle böja sig in och ut beroende på vilka baser som parades ihop.
Slutligen bestäms den specifika parningen av strukturen för varje bas. Strukturen påverkar hur väl baserna binder ihop och antalet vätebindningar som bildas. När cytosin binder till guanin bildas tre vätebindningar mellan de två baserna. När adenin binder till tymin eller uracil bildas endast två vätebindningar. Endast dessa baspar är kapabla att bilda de nödvändiga vätebindningarna i en DNA-molekyl.
Sekvensen av baser längs en DNA-molekyl bildar koden för att instruera en cell att göra särskilda proteiner eller gener. Trillingar av baserna kodar för specifika aminosyror, proteiners byggstenar. Sekvensen avgör vilka aminosyror som ska sammanfogas och i vilken ordning. Proteiner i en cell bestämmer en cells struktur och funktion, så kvävebaserna bär den genetiska koden för en cell.