Există două clase majore de baze azotate: purine și pirimidine. Ambele clase seamănă cu molecula piridină și sunt molecule nepolare, plane. La fel ca piridina, fiecare pirimidină este un singur inel organic heterociclic. Purinele constau dintr-un inel pirimidinic fuzionat cu un inel imidazol, formând o structură cu inel dublu.
Deși există multe baze azotate, cele mai importante cinci de știut sunt bazele găsite în ADN și ARN, care sunt de asemenea folosiți ca purtători de energie în reacțiile biochimice. Este vorba despre adenină, guanină, citozină, timină și uracil. Fiecare bază are ceea ce este cunoscut ca o bază complementară de care se leagă să formeze exclusiv ADN și ARN. Bazele complementare constituie baza codului genetic.
Adenina și guanina sunt purine. Adenina este adesea reprezentată prin majusculă A. În ADN, baza sa complementară este timina. Formula chimică a adeninei este C5H5N5. În ARN, adenina formează legături cu uracilul.
Adenina și celelalte baze se leagă cu grupările fosfat și fie cu riboza de zahăr sau cu 2'-dezoxiriboză
pentru a forma nucleotide. Denumirile de nucleotide sunt similare cu numele de bază, dar au sfârșitul "-osine" pentru purine (de exemplu, adenină formează adenozina trifosfat) și "-idina" care se termină pentru pirimidine (de exemplu, citosina formează citidină trifosfat). Numele de nucleotide specifică numărul grupărilor de fosfați legați de moleculă: monofosfat, difosfat și trifosfat. Este nucleotidele care acționează ca blocuri de ADN și ARN. Legăturile de hidrogen se formează între purina și pirimidina complementară pentru a forma forma de dublu helix a ADN-ului sau acționează ca catalizatori în reacții.Guanina este o purină reprezentată de majuscula G. Formula sa chimică este C5H5N5O. Atât în ADN cât și în ARN, se leagă guanina cu citozina. Nucleotidul format din guanină este guanozina.
În dietă, purinele sunt abundente în produsele din carne, în special din organele interne, cum ar fi ficatul, creierul și rinichii. O cantitate mai mică de purine se găsește în plante, precum mazăre, fasole și linte.
Timina este cunoscută și sub denumirea de 5-metiluracil. Timina este o pirimidină găsită în ADN, unde se leagă de adenină. Simbolul timinei este o majusculă T. Formula sa chimică este C5H6N2O2. Nucleotidul său corespunzător este timidina.
Citozina este reprezentată de majuscule C. În ADN și ARN, se leagă cu guanina. Trei legături de hidrogen se formează între citosină și guanină în baza Watson-Crick care se împerechează pentru a forma ADN. Formula chimică a citosinei este C4H4N2O2. Nucleotidul format din citozină este citidina.
Uracil poate fi considerat a fi timetină demetilată. Uracil este reprezentat prin majusculă U. Formula sa chimică este C4H4N2O2. În acizi nucleici, se găsește în ARN legat de adenină. Uracilul formează nucleotida uridină.
Există multe alte baze azotate găsite în natură, plus moleculele pot fi găsite încorporate în alți compuși. De exemplu, inelele pirimidine se găsesc în tiamina (vitamina B1) și barbiturice, precum și în nucleotide. Pirimidinele se găsesc și la unii meteoriți, deși originea lor nu este încă cunoscută. Alte purine găsite în natură includ xantina, teobromina și cofeina.
În ARN, uracilul ia locul timinei, deci împerecherea de bază este:
Bazele azotate se află în interiorul dubla helix ADN, cu zaharuri și porțiuni de fosfat din fiecare nucleotid formând coloana vertebrală a moleculei. Când o helix ADN se împarte, ca. pentru a transcrie ADN-ul, baze complementare se atașează la fiecare jumătate expusă, astfel încât să poată fi formate copii identice. Cand ARN acționează ca șablon pentru a face ADN, pentru traducere, bazele complementare sunt utilizate pentru a realiza molecula de ADN folosind secvența de bază.
Deoarece sunt complementare între ele, celulele necesită cantități aproximativ egale de purină și pirimidine. Pentru a menține un echilibru într-o celulă, producția atât de purine, cât și de pirimidine se auto-inhibă. Când se formează unul, inhibă producția mai multor aceleași și activează producția omologului său.