Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες αζωτούχων βάσεων: πουρίνες και πυριμιδίνες. Και οι δύο τάξεις μοιάζουν με το μόριο πυριδίνη και είναι μη πολικά, επίπεδα μόρια. Όπως η πυριδίνη, κάθε πυριμιδίνη είναι ένας απλός ετεροκυκλικός οργανικός δακτύλιος. Οι πουρίνες αποτελούνται από δακτύλιο πυριμιδίνης συντηγμένο με δακτύλιο ιμιδαζολίου, σχηματίζοντας δομή διπλού δακτυλίου.
Αν και υπάρχουν πολλές αζωτούχες βάσεις, οι πέντε πιο σημαντικές γνώσεις είναι οι βάσεις που βρέθηκαν DNA και RNA, που χρησιμοποιούνται επίσης ως φορείς ενέργειας σε βιοχημικές αντιδράσεις. Αυτές είναι αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη, θυμίνη και ουρακίλη. Κάθε βάση έχει αυτό που είναι γνωστό ως συμπληρωματική βάση που δεσμεύεται αποκλειστικά για να σχηματίσει DNA και RNA. Οι συμπληρωματικές βάσεις αποτελούν τη βάση για τον γενετικό κώδικα.
Η αδενίνη και η γουανίνη είναι πουρίνες. Η Adenine αντιπροσωπεύεται συχνά με το κεφαλαίο γράμμα Α. Στο DNA, η συμπληρωματική βάση του είναι θυμίνη. Ο χημικός τύπος της αδενίνης είναι C5Η5Ν5. Στο RNA, η αδενίνη σχηματίζει δεσμούς με την ουρακίλη.
Η αδενίνη και οι άλλες βάσεις συνδέονται με φωσφορικές ομάδες και είτε με τη ριβόζη σακχάρου είτε με την 2'-δεοξυριβόζη για να σχηματίσουν νουκλεοτίδια. Τα ονόματα νουκλεοτιδίων είναι παρόμοια με τα βασικά ονόματα, αλλά έχουν το τέλος "-osine" για πουρίνες (π.χ. αδενίνη σχηματίζει τριφωσφορική αδενοσίνη) και "-διδίνη" που τελειώνει για πυριμιδίνες (π.χ., η κυτοσίνη σχηματίζει κυτιδίνη τριφωσφορικό). Τα ονόματα νουκλεοτιδίων καθορίζουν τον αριθμό των φωσφορικών ομάδων που συνδέονται με το μόριο: μονοφωσφορικό, διφωσφορικό και τριφωσφορικό. Είναι τα νουκλεοτίδια που δρουν ως δομικά στοιχεία του DNA και του RNA. Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ της πουρίνης και της συμπληρωματικής πυριμιδίνης για να σχηματίσουν το σχήμα διπλής έλικας του DNA ή δρουν ως καταλύτες στις αντιδράσεις.
Η γουανίνη είναι πουρίνη που αντιπροσωπεύεται από το κεφαλαίο γράμμα Γ. Ο χημικός τύπος του είναι C5Η5Ν5Ο. Και στο DNA και στο RNA, η γουανίνη συνδέεται με κυτοσίνη. Το νουκλεοτίδιο που σχηματίζεται από τη γουανίνη είναι η γουανοσίνη.
Στη διατροφή, οι πουρίνες είναι άφθονες σε προϊόντα κρέατος, ιδιαίτερα από εσωτερικά όργανα, όπως το συκώτι, ο εγκέφαλος και τα νεφρά. Μικρότερη ποσότητα πουρινών βρίσκεται σε φυτά, όπως μπιζέλια, φασόλια και φακές.
Η θυμίνη είναι επίσης γνωστή ως 5-μεθυλουρακίλη. Η θυμίνη είναι μια πυριμιδίνη που βρίσκεται στο DNA, όπου συνδέεται με την αδενίνη. Το σύμβολο για τη θυμίνη είναι ένα κεφαλαίο γράμμα Τ. Ο χημικός τύπος του είναι C5Η6Ν2Ο2. Το αντίστοιχο νουκλεοτίδιο του είναι θυμιδίνη.
Η κυτοσίνη αντιπροσωπεύεται από το κεφαλαίο γράμμα Γ. Στο DNA και το RNA, δεσμεύεται με γουανίνη. Τρεις δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ κυτοσίνης και γουανίνης στο ζεύγος βάσεων Watson-Crick σχηματίζοντας DNA. Ο χημικός τύπος της κυτοσίνης είναι C4H4N2O2. Το νουκλεοτίδιο που σχηματίζεται από κυτοσίνη είναι κυτιδίνη.
Η ουρακίλη μπορεί να θεωρηθεί ως απομεθυλιωμένη θυμίνη. Η Ουρακίλ αντιπροσωπεύεται από το κεφαλαίο γράμμα U. Ο χημικός τύπος του είναι C4Η4Ν2Ο2. Σε νουκλεϊκά οξέα, βρίσκεται στο RNA που συνδέεται με την αδενίνη. Η ουρακίλη σχηματίζει το νουκλεοτιδικό ουριδίνη.
Υπάρχουν πολλές άλλες αζωτούχες βάσεις που βρίσκονται στη φύση, ενώ τα μόρια μπορεί να βρεθούν ενσωματωμένα σε άλλες ενώσεις. Για παράδειγμα, οι δακτύλιοι πυριμιδίνης βρίσκονται σε θειαμίνη (βιταμίνη Β1) και βαρβιτάτες καθώς και σε νουκλεοτίδια. Οι πυριμιδίνες βρίσκονται επίσης σε ορισμένους μετεωρίτες, αν και η προέλευσή τους είναι ακόμα άγνωστη. Άλλες πουρίνες που βρίσκονται στη φύση περιλαμβάνουν ξανθίνη, θεοβρωμίνη και καφεΐνη.
Στο RNA, η ουρακίλη αντικαθιστά τη θυμίνη, οπότε το ζεύγος βάσεων είναι:
Οι αζωτούχες βάσεις βρίσκονται στο εσωτερικό του η διπλή έλικα του DNA, με τα σάκχαρα και τα φωσφορικά τμήματα κάθε νουκλεοτιδίου να σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά του μορίου. Όταν μια έλικα DNA χωρίζεται, όπως για να μεταγράψετε το DNA, συμπληρωματικές βάσεις προσκολλώνται σε κάθε εκτεθειμένο μισό, ώστε να μπορούν να σχηματιστούν πανομοιότυπα αντίγραφα. Πότε Το RNA δρα ως πρότυπο για τη δημιουργία DNA, για μετάφραση, συμπληρωματικές βάσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του μορίου DNA χρησιμοποιώντας την αλληλουχία βάσης.
Επειδή είναι συμπληρωματικά μεταξύ τους, τα κύτταρα απαιτούν περίπου ίσες ποσότητες πουρίνης και πυριμιδινών. Προκειμένου να διατηρηθεί μια ισορροπία σε ένα κύτταρο, η παραγωγή τόσο πουρινών όσο και πυριμιδινών είναι αυτοανασταλτική. Όταν σχηματίζεται, αναστέλλει την παραγωγή περισσότερων από το ίδιο και ενεργοποιεί την παραγωγή του αντίστοιχου.