Existem duas classes principais de bases nitrogenadas: purinas e pirimidinas. Ambas as classes se assemelham à molécula piridina e são moléculas planares não polares. Como a piridina, cada pirimidina é um único anel orgânico heterocíclico. As purinas consistem em um anel de pirimidina fundido com um anel de imidazol, formando uma estrutura de anel duplo.
Embora existam muitas bases nitrogenadas, as cinco mais importantes são as bases encontradas em DNA e RNA, que também são usados como portadores de energia em reações bioquímicas. Estes são adenina, guanina, citosina, timina e uracilo. Cada base tem o que é conhecido como base complementar à qual se liga exclusivamente para formar DNA e RNA. As bases complementares formam a base do código genético.
Adenina e guanina são purinas. A adenina é frequentemente representada pela letra maiúscula A. No DNA, sua base complementar é a timina. A fórmula química da adenina é C5H5N5. No RNA, a adenina forma ligações com o uracilo.
A adenina e as outras bases se ligam aos grupos fosfato e à ribose de açúcar ou à 2'-desoxirribose
para formar nucleotídeos. Os nomes de nucleotídeos são semelhantes aos nomes de base, mas possuem a terminação "-osina" para purinas (por exemplo, adenina forma adenosina trifosfato) e "-idina" que termina com pirimidinas (por exemplo, citosina forma citidina trifosfato). Os nomes de nucleotídeos especificam o número de grupos fosfato ligados à molécula: monofosfato, difosfato e trifosfato. São os nucleotídeos que atuam como blocos de construção de DNA e RNA. As ligações de hidrogênio se formam entre a purina e a pirimidina complementar para formar a forma de dupla hélice do DNA ou atuar como catalisadores nas reações.Guanina é uma purina representada pela letra maiúscula G. Sua fórmula química é C5H5N5O. Tanto no DNA quanto no RNA, a guanina se liga à citosina. O nucleotídeo formado pela guanina é guanosina.
Na dieta, as purinas são abundantes em produtos à base de carne, principalmente de órgãos internos, como fígado, cérebro e rins. Uma quantidade menor de purinas é encontrada nas plantas, como ervilhas, feijões e lentilhas.
A timina também é conhecida como 5-metiluracil. A timina é uma pirimidina encontrada no DNA, onde se liga à adenina. O símbolo da timina é uma letra maiúscula T. Sua fórmula química é C5H6N2O2. O seu nucleótido correspondente é a timidina.
A citosina é representada pela letra maiúscula C. No DNA e RNA, ele se liga à guanina. Três ligações de hidrogênio se formam entre a citosina e a guanina na base de Watson-Crick, emparelhando para formar DNA. A fórmula química da citosina é C4H4N2O2. O nucleotídeo formado pela citosina é citidina.
Uracil pode ser considerado timina desmetilada. Uracil é representado pela letra maiúscula U. Sua fórmula química é C4H4N2O2. No ácidos nucleicos, é encontrado no RNA ligado à adenina. Uracil forma o nucleotídeo uridina.
Existem muitas outras bases nitrogenadas encontradas na natureza, além das moléculas que podem ser encontradas incorporadas em outros compostos. Por exemplo, os anéis de pirimidina são encontrados na tiamina (vitamina B1) e nos barbituatos, bem como nos nucleotídeos. As pirimidinas também são encontradas em alguns meteoritos, embora sua origem ainda seja desconhecida. Outras purinas encontradas na natureza incluem xantina, teobromina e cafeína.
No RNA, o uracil substitui a timina, portanto o emparelhamento de bases é:
As bases nitrogenadas estão no interior de a dupla hélice do DNA, com os açúcares e as porções de fosfato de cada nucleotídeo formando a espinha dorsal da molécula. Quando uma hélice de DNA se divide, como transcrever DNA, bases complementares são anexadas a cada metade exposta para que cópias idênticas possam ser formadas. Quando Atos de RNA como um modelo para fazer DNA, por tradução, bases complementares são usadas para formar a molécula de DNA usando a sequência de bases.
Por serem complementares entre si, as células requerem quantidades aproximadamente iguais de purina e pirimidinas. Para manter um equilíbrio em uma célula, a produção de purinas e pirimidinas é autoinibidora. Quando um é formado, ele inibe a produção de mais do mesmo e ativa a produção de sua contraparte.