Има два основни класа азотни основи: пурини и пиримидини. И двата класа приличат на молекулата пиридин и са неполярни, равнинни молекули. Подобно на пиридина, всеки пиримидин е единичен хетероцикличен органичен пръстен. Пурините се състоят от пиримидинов пръстен, слят с имидазолов пръстен, образуващ двойна структура на пръстена.
Въпреки че има много азотни основи, петте най-важни да се знаят са базите, открити в ДНК и РНК, които се използват и като носители на енергия при биохимични реакции. Това са аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил. Всяка база има това, което е известно като допълваща основа, която се свързва изключително за образуване на ДНК и РНК. Допълващите основи формират основата на генетичния код.
Аденинът и гуанинът са пурини. Аденинът често е представен с главната буква А. В ДНК нейната допълваща основа е тиминът. Химичната формула на аденина е С5Н5н5. В РНК аденинът образува връзки с урацил.
Аденинът и другите основи се свързват с фосфатни групи и със захарна рибоза, или с 2'-дезоксирибоза
да образуват нуклеотиди. Имената на нуклеотидите са подобни на базовите имена, но имат завършек "-озин" за пурини (например, аденин образува аденозин трифосфат) и "-дидин", завършващ за пиримидини (например, цитозин образува цитидин трифосфат). Имената на нуклеотидите определят броя на фосфатните групи, свързани към молекулата: монофосфат, дифосфат и трифосфат. Именно нуклеотидите действат като градивни елементи на ДНК и РНК. Водородните връзки се образуват между пурина и комплементарния пиримидин, за да образуват двойната спирална форма на ДНК или да действат като катализатори в реакциите.Гуанин е пурин, представен от главната буква G. Химическата му формула е С5Н5н5О. Както в ДНК, така и в РНК, гуанинът се свързва с цитозин. Нуклеотидът, образуван от гуанин, е гуанозин.
В диетата пурините са в изобилие от месни продукти, особено от вътрешни органи, като черен дроб, мозък и бъбреци. По-малко количество пурини се намират в растенията, като грах, боб и леща.
Тиминът е известен още като 5-метилурацил. Тиминът е пиримидин, открит в ДНК, където се свързва с аденин. Символът за тимин е главна буква Т. Химическата му формула е С5Н6н2О2. Съответният му нуклеотид е тимидин.
Цитозинът е представен с главна буква С. В ДНК и РНК се свързва с гуанин. Три водородни връзки се образуват между цитозин и гуанин в базата на Уотсън-Крик, сдвоявайки, за да образуват ДНК. Химичната формула на цитозина е C4H4N2O2. Нуклеотидът, образуван от цитозин, е цитидин.
Урацилът може да се счита за деметилиран тимин. Uracil е представен с главна буква U. Химическата му формула е С4Н4н2О2. в нуклеинова киселина, той се намира в РНК, свързана с аденин. Урацил образува нуклеотидния уридин.
В природата има много други азотни основи, плюс молекулите могат да бъдат намерени в други съединения. Например, пиримидиновите пръстени се намират в тиамин (витамин В1) и барбитуати, както и в нуклеотиди. Пиримидините се срещат и в някои метеорити, въпреки че произходът им все още е неизвестен. Други пурини, открити в природата, включват ксантин, теобромин и кофеин.
В РНК урацил заема мястото на тимина, така че основното сдвояване е:
Азотните основи са във вътрешността на ДНК двойната спирала, със захарите и фосфатните части на всеки нуклеотид, образуващи основата на молекулата. Когато ДНК спирала се раздели, като за преписване на ДНК, допълнителни основи се прикрепят към всяка открита половина, за да могат да се образуват идентични копия. Кога РНК действа като шаблон за направата на ДНК, за превод, комплементарни бази се използват за направата на молекулата на ДНК, използвайки основната последователност.
Тъй като те са взаимно допълващи се, клетките изискват приблизително равни количества пурин и пиримидини. За да се поддържа баланс в клетката, производството както на пурини, така и на пиримидини се самоинхибира. Когато човек се формира, той инхибира производството на повече от същото и активира производството на своя колега.