Istnieją dwie główne klasy zasad azotowych: puryny i pirymidyny. Obie klasy przypominają cząsteczkę pirydyny i są niepolarnymi, płaskimi cząsteczkami. Podobnie jak pirydyna, każda pirymidyna jest pojedynczym heterocyklicznym pierścieniem organicznym. Puryny składają się z pierścienia pirymidynowego połączonego z pierścieniem imidazolowym, tworząc strukturę podwójnego pierścienia.
Chociaż istnieje wiele zasad azotowych, pięć najważniejszych, jakie należy znać, to zasady znajdujące się w DNA i RNA, które są również stosowane jako nośniki energii w reakcjach biochemicznych. Są to adenina, guanina, cytozyna, tymina i uracyl. Każda zasada ma tak zwaną komplementarną zasadę, z którą wiąże się wyłącznie w celu utworzenia DNA i RNA. Komplementarne zasady stanowią podstawę kodu genetycznego.
Adenina i guanina są purynami. Adenina jest często reprezentowana przez wielką literę A. W DNA komplementarną zasadą jest tymina. Wzór chemiczny adeniny to C.5H.5N.5. W RNA adenina tworzy wiązania z uracylem.
Adenina i inne zasady wiążą się z grupami fosforanowymi i cukrową rybozą lub 2'-deoksyrybozą
tworząc nukleotydy. Nazwy nukleotydów są podobne do nazw zasad, ale mają końcówkę „-ozyny” dla puryn (np. Adeniny tworzy trifosforan adenozyny) i „-dynę” kończącą się na pirymidynach (np. cytozyna tworzy cytydynę trifosforan). Nazwy nukleotydów określają liczbę grup fosforanowych związanych z cząsteczką: monofosforan, difosforan i trifosforan. To nukleotydy działają jako budulce DNA i RNA. Wiązania wodorowe tworzą się między puryną i komplementarną pirymidyną, tworząc DNA o podwójnej helisie lub działają jako katalizatory w reakcjach.Guanina jest puryną reprezentowaną przez wielką literę G. Jego wzór chemiczny to C.5H.5N.5O. Zarówno w DNA, jak i RNA, guanina wiąże się z cytozyną. Nukleotyd utworzony przez guaninę to guanozyna.
W diecie puryny są bogate w produkty mięsne, szczególnie z narządów wewnętrznych, takich jak wątroba, mózg i nerki. Mniejsze ilości puryn znajdują się w roślinach, takich jak groszek, fasola i soczewica.
Tymina jest również znana jako 5-metyluracyl. Tymina jest pirymidyną występującą w DNA, gdzie wiąże się z adeniną. Symbolem tyminy jest wielka litera T. Jego wzór chemiczny to C.5H.6N.2O2. Odpowiadającym mu nukleotydem jest tymidyna.
Cytozyna jest reprezentowana przez wielką literę C. W DNA i RNA wiąże się z guaniną. Trzy wiązania wodorowe tworzą się między cytozyną i guaniną w parach zasad Watsona-Cricka, tworząc DNA. Wzór chemiczny cytozyny to C4H4N2O2. Nukleotyd utworzony przez cytozynę to cytydyna.
Uracyl można uznać za demetylowaną tyminę. Uracil jest reprezentowany przez wielką literę U. Jego wzór chemiczny to C.4H.4N.2O2. W kwasy nukleinowe, znajduje się w RNA związanym z adeniną. Uracil tworzy nukleotyd urydynę.
Istnieje wiele innych zasad azotowych występujących w naturze, a cząsteczki można znaleźć w innych związkach. Na przykład pierścienie pirymidynowe znajdują się w tiaminie (witamina B1) i barbituanach, a także w nukleotydach. Pirymidyny występują również w niektórych meteorytach, chociaż ich pochodzenie jest nadal nieznane. Inne puryny występujące w naturze obejmują ksantynę, teobrominę i kofeinę.
W RNA uracyl zastępuje tyminę, więc parowanie zasad to:
Zasady azotowe znajdują się we wnętrzu podwójna helisa DNA, przy czym cukry i części fosforanowe każdego nukleotydu tworzą szkielet cząsteczki. Kiedy helisa DNA rozpada się, jak transkrybować DNA, komplementarne podstawy przyczepiają się do każdej odsłoniętej połowy, dzięki czemu można tworzyć identyczne kopie. Kiedy RNA działa jako szablon do tworzenia DNA tłumaczenie, zasady komplementarne stosuje się do wytworzenia cząsteczki DNA przy użyciu sekwencji zasad.
Ponieważ wzajemnie się uzupełniają, komórki wymagają w przybliżeniu jednakowych ilości puryn i pirymidyn. Aby utrzymać równowagę w komórce, wytwarzanie zarówno puryn, jak i pirymidyn jest samo hamujące. Kiedy powstaje, hamuje wytwarzanie większej ilości tego samego i aktywuje produkcję jego odpowiednika.