Esistono due classi principali di basi azotate: purine e pirimidine. Entrambe le classi assomigliano alla molecola piridina e sono molecole planari non polari. Come la piridina, ogni pirimidina è un singolo anello organico eterociclico. Le purine sono costituite da un anello di pirimidina fuso con un anello di imidazolo, formando una struttura a doppio anello.
Sebbene ci siano molte basi azotate, le cinque più importanti da sapere sono le basi presenti DNA e RNA, che sono anche usati come vettori energetici nelle reazioni biochimiche. Questi sono adenina, guanina, citosina, timina e uracile. Ogni base ha quella che è nota come base complementare a cui si lega esclusivamente per formare DNA e RNA. Le basi complementari formano la base per il codice genetico.
L'adenina e la guanina sono purine. L'adenina è spesso rappresentata dalla lettera maiuscola A. Nel DNA, la sua base complementare è la timina. La formula chimica dell'adenina è C5H5N5. Nell'RNA, l'adenina forma legami con l'uracile.
L'adenina e le altre basi si legano ai gruppi fosfato e allo zucchero ribosio o 2'-desossiribosio
formare nucleotidi. I nomi dei nucleotidi sono simili ai nomi di base ma hanno la desinenza "-osina" per le purine (ad es. Adenina forma adenosina trifosfato) e "-idina" che termina per pirimidine (ad es. citosina forma citidina trifosfato). I nomi dei nucleotidi specificano il numero di gruppi fosfato legati alla molecola: monofosfato, difosfato e trifosfato. Sono i nucleotidi che agiscono come elementi costitutivi di DNA e RNA. I legami idrogeno si formano tra la purina e la pirimidina complementare per formare la doppia elica del DNA o fungere da catalizzatori nelle reazioni.La guanina è una purina rappresentata dalla lettera maiuscola G. La sua formula chimica è C5H5N5O. Sia nel DNA che nell'RNA, la guanina si lega alla citosina. Il nucleotide formato dalla guanina è la guanosina.
Nella dieta, le purine sono abbondanti nei prodotti a base di carne, in particolare da organi interni, come fegato, cervello e reni. Una quantità minore di purine si trova nelle piante, come piselli, fagioli e lenticchie.
La timina è anche conosciuta come 5-metiluracile. La timina è una pirimidina presente nel DNA, dove si lega all'adenina. Il simbolo per timina è una lettera maiuscola T. La sua formula chimica è C5H6N2O2. Il suo nucleotide corrispondente è la timidina.
La citosina è rappresentata dalla lettera maiuscola C. Nel DNA e nell'RNA, si lega alla guanina. Tre legami idrogeno si formano tra citosina e guanina nella base di Watson-Crick accoppiati per formare il DNA. La formula chimica della citosina è C4H4N2O2. Il nucleotide formato dalla citosina è la citidina.
Uracil può essere considerato come timina demetilata. Uracil è rappresentato dalla lettera maiuscola U. La sua formula chimica è C4H4N2O2. In acidi nucleici, si trova nell'RNA legato all'adenina. L'uracile forma l'uridina nucleotidica.
Esistono molte altre basi azotate presenti in natura, inoltre le molecole possono essere trovate incorporate in altri composti. Ad esempio, gli anelli di pirimidina si trovano nella tiamina (vitamina B1) e nei barbituati nonché nei nucleotidi. Le pirimidine si trovano anche in alcuni meteoriti, sebbene la loro origine sia ancora sconosciuta. Altre purine presenti in natura includono xantina, teobromina e caffeina.
Nell'RNA, l'uracile prende il posto della timina, quindi l'associazione di base è:
Le basi azotate si trovano all'interno la doppia elica del DNA, con le porzioni di zuccheri e fosfati di ciascun nucleotide che formano la spina dorsale della molecola. Quando un'elica di DNA si divide, come per trascrivere il DNA, basi complementari si attaccano a ciascuna metà esposta in modo da poter formare copie identiche. quando L'RNA agisce come modello per produrre DNA, per traduzione, vengono utilizzate basi complementari per creare la molecola di DNA usando la sequenza di basi.
Poiché sono complementari tra loro, le cellule richiedono quantità approssimativamente uguali di purina e pirimidine. Al fine di mantenere un equilibrio in una cellula, la produzione di purine e pirimidine è auto-inibente. Quando uno è formato, inibisce la produzione di più dello stesso e attiva la produzione della sua controparte.