Il existe deux grandes classes de bases azotées: purines et pyrimidines. Les deux classes ressemblent à la molécule pyridine et sont des molécules planaires non polaires. Comme la pyridine, chaque pyrimidine est un cycle organique hétérocyclique unique. Les purines sont constituées d'un cycle pyrimidine fusionné avec un cycle imidazole, formant une structure à double cycle.
Bien qu’il existe de nombreuses bases azotées, les cinq plus importantes à connaître sont les bases ADN et ARN, qui sont également utilisés comme vecteurs d'énergie dans les réactions biochimiques. Ce sont l'adénine, la guanine, la cytosine, la thymine et l'uracile. Chaque base a ce qui est connu comme une base complémentaire à laquelle elle se lie exclusivement pour former l'ADN et l'ARN. Les bases complémentaires forment la base du code génétique.
L'adénine et la guanine sont des purines. L'adénine est souvent représentée par la majuscule A. Dans l'ADN, sa base complémentaire est la thymine. La formule chimique de l'adénine est C5H5N5. Dans l'ARN, l'adénine forme des liaisons avec l'uracile.
L'adénine et les autres bases se lient aux groupes phosphate et au sucre ribose ou au 2'-désoxyribose pour former des nucléotides. Les noms de nucléotides sont similaires aux noms de base mais ont la terminaison "-osine" pour les purines (par exemple, adénine forme l'adénosine triphosphate) et la terminaison "-idine" pour les pyrimidines (par exemple, la cytosine forme la cytidine triphosphate). Les noms de nucléotides spécifient le nombre de groupes phosphate liés à la molécule: monophosphate, diphosphate et triphosphate. Ce sont les nucléotides qui agissent comme des éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN. Des liaisons hydrogène se forment entre la purine et la pyrimidine complémentaire pour former la forme en double hélice de l'ADN ou agir comme catalyseurs dans les réactions.
La guanine est une purine représentée par la lettre majuscule G. Sa formule chimique est C5H5N5O. Dans l'ADN et l'ARN, la guanine se lie à la cytosine. Le nucléotide formé par la guanine est la guanosine.
Dans l'alimentation, les purines sont abondantes dans les produits carnés, en particulier dans les organes internes, tels que le foie, le cerveau et les reins. Une plus petite quantité de purines se trouve dans les plantes, comme les pois, les haricots et les lentilles.
La thymine est également connue sous le nom de 5-méthyluracile. La thymine est une pyrimidine présente dans l'ADN, où elle se lie à l'adénine. Le symbole de la thymine est une lettre majuscule T. Sa formule chimique est C5H6N2O2. Son nucléotide correspondant est la thymidine.
La cytosine est représentée par la lettre majuscule C. Dans l'ADN et l'ARN, il se lie à la guanine. Trois liaisons hydrogène se forment entre la cytosine et la guanine dans l'appariement de bases Watson-Crick pour former l'ADN. La formule chimique de la cytosine est C4H4N2O2. Le nucléotide formé par la cytosine est la cytidine.
L'uracile peut être considéré comme de la thymine déméthylée. Uracil est représenté par la lettre majuscule U. Sa formule chimique est C4H4N2O2. Dans acides nucléiques, il se trouve dans l'ARN lié à l'adénine. L'uracile forme l'uridine nucléotidique.
Il existe de nombreuses autres bases azotées dans la nature, et les molécules peuvent être trouvées incorporées dans d'autres composés. Par exemple, des anneaux de pyrimidine se trouvent dans la thiamine (vitamine B1) et les barbituates ainsi que dans les nucléotides. Des pyrimidines se trouvent également dans certaines météorites, bien que leur origine soit encore inconnue. Les autres purines présentes dans la nature comprennent la xanthine, la théobromine et la caféine.
Dans l'ARN, l'uracile remplace la thymine, donc l'appariement des bases est:
Les bases azotées sont à l'intérieur de la double hélice d'ADN, les sucres et les portions de phosphate de chaque nucléotide formant le squelette de la molécule. Quand une hélice d'ADN se divise, comme transcrire l'ADN, des bases complémentaires s'attachent à chaque moitié exposée pour permettre la formation de copies identiques. Quand L'ARN agit comme modèle pour faire de l'ADN, par exemple Traduction, des bases complémentaires sont utilisées pour fabriquer la molécule d'ADN en utilisant la séquence de bases.
Parce qu'elles sont complémentaires les unes des autres, les cellules nécessitent des quantités approximativement égales de purine et de pyrimidines. Afin de maintenir un équilibre dans une cellule, la production de purines et de pyrimidines s'auto-inhibe. Quand un est formé, il inhibe la production de plus de la même chose et active la production de son homologue.