Постоје две главне класе азотних база: пурини и пиримидини. Обе класе подсећају на молекулски пиридин и неполарни су, равни. Као и пиридин, сваки пиримидин је један хетероциклични органски прстен. Пурини се састоје од пиримидинског прстена спојеног са имидазолним прстеном, формирајући двоструку структуру прстена.
Иако постоји много азотних база, пет најважнијих које треба знати су базе које се налазе у њима ДНК и РНК, који се такође користе као носиоци енергије у биохемијским реакцијама. То су аденин, гванин, цитозин, тимин и урацил. Свака база има оно што је познато као комплементарна база која се веже искључиво за формирање ДНК и РНК. Комплементарне основе чине основу за генетски код.
Аденин и гванин су пурини. Аденин је често представљен великим словом А. У ДНК, његова комплементарна база је тимин. Хемијска формула аденина је Ц5Х5Н5. У РНА аденин формира везе са урацилом.
Аденин и друге базе вежу се са фосфатним групама и са шећерном рибозом или са 2'-деоксирибозом да би се формирали нуклеотиди
. Називи нуклеотида слични су основним именима, али имају "-осин" који завршава за пурине (нпр. Аденин формира аденозин трифосфат) и "-идин" који завршавају за пиримидине (нпр. цитозин формира цитидин трифосфат). Називи нуклеотида одређују број фосфатних група везаних за молекулу: монофосфат, дифосфат и трифосфат. То су нуклеотиди који делују као градивни блокови ДНК и РНК. Водоничне везе формирају се између пурина и комплементарног пиримидина да би формирале двоструки спирални облик ДНК или делују као катализатори у реакцијама.Гуанин је пурин представљен великим словом Г. Његова хемијска формула је Ц5Х5Н5О. И у ДНК и у РНА, гванин се веже са цитозином. Нуклеотид који формира гванин је гванозин.
У исхрани пурини обилују месним производима, нарочито из унутрашњих органа, попут јетре, мозга и бубрега. Мања количина пурина налази се у биљкама, као што су грашак, пасуљ и лећа.
Тимин је такође познат као 5-метилурацил. Тимин је пиримидин који се налази у ДНК, где се веже на аденин. Симбол за тимин је велика слова Т. Његова хемијска формула је Ц5Х6Н2О2. Његов одговарајући нуклеотид је тимидин.
Цитозин је представљен великим словом Ц. У ДНК и РНА се веже са гванином. Три водикове везе формирају се између цитозина и гванина у Ватсон-Црицк бази упаривања ради формирања ДНК. Хемијска формула цитозина је Ц4Х4Н2О2. Нуклеотид који формира цитозин је цитидин.
Урацил се може сматрати деметилираним тимином. Урацил је представљен великим словом У. Његова хемијска формула је Ц4Х4Н2О2. Ин нуклеинске киселине, Налази се у РНА везаној за аденин. Урацил формира нуклеотид уридин.
У природи се налази много других азотних база, а молекули се могу наћи у другим једињењима. На пример, пиримидински прстенови се налазе у тиамину (витамин Б1) и барбитуатима, као и у нуклеотидима. Пиримидини се такође налазе у неким метеоритима, мада њихово порекло још увек није познато. Остали пурини који се налазе у природи укључују ксантин, теобромин и кофеин.
У РНА, урацил заузима место тимина, па је основно упаривање:
У унутрашњости су душичне базе ДНК двострука спирала, са деоницама шећера и фосфата сваког нуклеотида који чине окосницу молекула. Кад се ДНК спирала раздвоји, за преписивање ДНК, комплементарне базе се причвршћују на сваку откривену половину, тако да се могу формирати идентичне копије. Када РНА делује као образац за прављење ДНК, за превод, комплементарне базе се користе за прављење ДНК молекула користећи базну секвенцу.
Будући да су комплементарне једна другој, ћелијама је потребна приближно једнака количина пурина и пиримидина. Да би одржали равнотежу у ћелији, производња и пурина и пиримидина се самоинхибира. Када се формира, инхибира производњу више истог и активира производњу свог колеге.