Existují dvě hlavní třídy dusíkatých bází: puriny a pyrimidiny. Obě třídy se podobají molekule pyridinu a jsou nepolární, rovinné molekuly. Stejně jako pyridin je každý pyrimidin jediným heterocyklickým organickým kruhem. Puriny sestávají z pyrimidinového kruhu fúzovaného s imidazolovým kruhem, čímž se vytvoří struktura dvojitého kruhu.
Ačkoli existuje mnoho dusíkatých bází, pět nejdůležitějších, které je třeba znát, jsou báze nalezené v DNA a RNA, které se také používají jako nosiče energie v biochemických reakcích. Jsou to adenin, guanin, cytosin, thymin a uracil. Každá báze má tzv. Komplementární bázi, ke které se váže výlučně za vzniku DNA a RNA. Základem genetického kódu jsou komplementární báze.
Adenine a guanine jsou puriny. Adenine je často reprezentována velkým písmenem A. V DNA je jeho komplementární bází thymin. Chemický vzorec adeninu je C5H5N5. V RNA tvoří adenin vazby s uracilem.
Adenin a další báze se vážou s fosfátovými skupinami a buď s cukrovou ribózou nebo 2'-deoxyribózou
za vzniku nukleotidů. Názvy nukleotidů jsou podobné základním názvům, ale mají purinovou koncovku "-osin" (např. Adenin) tvoří adenosintrifosfát) a "-idin" končí pro pyrimidiny (např. cytosin tvoří cytidin trifosfát). Názvy nukleotidů určují počet fosfátových skupin navázaných na molekulu: monofosfát, difosfát a trifosfát. Jsou to nukleotidy, které působí jako stavební kameny DNA a RNA. Vodíkové vazby se tvoří mezi purinem a komplementárním pyrimidinem za vzniku dvojitého tvaru šroubovice DNA nebo působí jako katalyzátory v reakcích.Guanine je purina představovaná velkým písmenem G. Jeho chemický vzorec je C5H5N5Ó. V DNA i RNA se guanin váže s cytosinem. Nukleotid tvořený guaninem je guanosin.
Ve stravě jsou puriny bohaté na masné výrobky, zejména z vnitřních orgánů, jako jsou játra, mozek a ledviny. Menší množství purinů se nachází v rostlinách, jako je hrášek, fazole a čočka.
Thymin je také známý jako 5-methyluracil. Thymin je pyrimidin nalezený v DNA, kde se váže na adenin. Symbolem tyminu je velké písmeno T. Jeho chemický vzorec je C5H6N2Ó2. Jeho odpovídající nukleotid je thymidin.
Cytosin je reprezentován velkým písmenem C. V DNA a RNA se váže na guanin. Tři vodíkové vazby se tvoří mezi cytosinem a guaninem ve Watson-Crickově párování bází za vzniku DNA. Chemický vzorec cytosinu je C4H4N2O2. Nukleotid tvořený cytosinem je cytidin.
Uracil může být považován za demetylovaný tymin. Uracil je reprezentován velkým písmenem U. Jeho chemický vzorec je C4H4N2Ó2. v nukleové kyseliny, nachází se v RNA vázané na adenin. Uracil tvoří nukleotid uridin.
V přírodě se nachází mnoho dalších dusíkatých bází a molekuly mohou být začleněny do jiných sloučenin. Například pyrimidinové kruhy se vyskytují v thiaminu (vitamín B1) a barbiturátech, jakož i v nukleotidech. Pyrimidiny se také vyskytují v některých meteoritech, i když jejich původ je stále neznámý. Mezi další puriny, které se vyskytují v přírodě, patří xanthin, teobromin a kofein.
V RNA uracil nahrazuje thymin, takže párování bází je:
Dusíkaté báze jsou uvnitř dvojitá šroubovice DNA, přičemž cukry a fosfátové části každého nukleotidu tvoří páteř molekuly. Když se DNA helix rozdělí, jako přepsat DNA, ke každé exponované polovině se připojují doplňkové základny, takže lze vytvářet identické kopie. Když RNA působí jako šablonu pro výrobu DNA překladjsou použity komplementární báze k vytvoření molekuly DNA pomocí sekvence bází.
Protože se vzájemně doplňují, buňky vyžadují přibližně stejná množství purinu a pyrimidinů. Za účelem udržení rovnováhy v buňce je produkce purinů a pyrimidinů samoinhibiční. Když se vytvoří, inhibuje produkci více stejných a aktivuje produkci svého protějšku.