هناك فئتان رئيسيتان من القواعد النيتروجينية: البيورينات والبيريميدينات. كلا الطبقتين تشبه جزيء البيريدين وهي جزيئات مستوية غير قطبية. مثل البيريدين ، كل بيريميدين هو حلقة عضوية غير متجانسة واحدة. تتكون البيورينات من حلقة بيريميدين مدمجة بحلقة إيميدازول ، وتشكل بنية حلقة مزدوجة.
على الرغم من وجود العديد من القواعد النيتروجينية ، إلا أن أهم خمس قواعد يجب معرفتها هي القواعد الموجودة في DNA و RNA، والتي تستخدم أيضًا كحاملات للطاقة في التفاعلات البيوكيميائية. هذه هي الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، الثايمين ، واليوراسيل. تحتوي كل قاعدة على ما يعرف بالقاعدة التكميلية التي ترتبط بها حصريًا لتكوين DNA و RNA. تشكل القواعد التكميلية أساس الكود الجيني.
الأدينين والجوانين هما البيورينات. غالبًا ما يتم تمثيل الأدينين بالحرف الكبير A. في الحمض النووي ، قاعدته التكميلية هي الثيمين. الصيغة الكيميائية للأدينين هي C5ح5ن5. في RNA ، يشكل الأدينين روابط مع اليوراسيل.
يرتبط الأدينين والقواعد الأخرى بمجموعات الفوسفات وإما الريبوز السكري أو 2'-deoxyribose لتشكيل النيوكليوتيدات. تتشابه أسماء النيوكليوتيد مع الأسماء الأساسية ولكن لها نهاية "-osine" للبيورينات (مثل الأدينين تشكل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات) وتنتهي "-idine" لبيريميدين (على سبيل المثال ، أشكال السيتوزين السيتدين ثلاثي الفوسفات). تحدد أسماء النوكليوتيدات عدد مجموعات الفوسفات المرتبطة بالجزيء: أحادي الفوسفات وثنائي الفوسفات وثلاثي الفوسفات. إن النوكليوتيدات هي التي تعمل بمثابة لبنات بناء للحمض النووي DNA و RNA. تتكون روابط الهيدروجين بين البيورين والبيريميدين التكميلي لتكوين شكل اللولب المزدوج للحمض النووي أو تعمل كمحفزات في التفاعلات.
Guanine هو بيورين يمثله الحرف الكبير G. صيغته الكيميائية هي C5ح5ن5سين. في كل من DNA و RNA ، ترتبط الجوانين مع السيتوزين. النوكليوتيدات التي شكلها الجوانين هي الجوانين.
في النظام الغذائي ، تكون البيورينات وفيرة في منتجات اللحوم ، خاصة من الأعضاء الداخلية ، مثل الكبد والأدمغة والكليتين. تم العثور على كمية أقل من البيورينات في النباتات ، مثل البازلاء والفاصوليا والعدس.
يُعرف الثايمين أيضًا باسم 5-ميثيلوراسيل. الثايمين هو بيريميدين موجود في الحمض النووي ، حيث يرتبط بالأدينين. رمز الثايمين هو حرف كبير T. صيغته الكيميائية هي C5ح6ن2يا2. النوكليوتيدات المقابلة لها هي الثيميدين.
يتم تمثيل السيتوزين بالحرف الكبير C. في DNA و RNA ، يرتبط مع الجوانين. تتكون ثلاث روابط هيدروجينية بين السيتوزين والجوانين في اقتران قاعدة واتسون-كريك لتكوين الحمض النووي. الصيغة الكيميائية للسيتوزين هي C4H4N2O2. النوكليوتيد الذي يتكون من السيتوزين هو السيتدين.
يمكن اعتبار Uracil ثيمين منزوع الميثيل. يتم تمثيل Uracil بالحرف الكبير U. صيغته الكيميائية هي C4ح4ن2يا2. في احماض نووية، تم العثور عليه في RNA ملزمة بالأدينين. يشكل Uracil بول النوكليوتيد.
هناك العديد من القواعد النيتروجينية الأخرى الموجودة في الطبيعة ، بالإضافة إلى أنه يمكن العثور على الجزيئات مدمجة في مركبات أخرى. على سبيل المثال ، تم العثور على حلقات البيريميدين في الثيامين (فيتامين B1) والباربيتات وكذلك في النيوكليوتيدات. تم العثور على البيريميدين أيضًا في بعض النيازك ، على الرغم من أن أصلها لا يزال غير معروف. تشمل البيورينات الأخرى الموجودة في الطبيعة الزانثين والثيوبرومين والكافيين.
في الحمض النووي الريبي ، يأخذ اليوراسيل مكان الثايمين ، لذا فإن الاقتران الأساسي هو:
القواعد النيتروجينية في الداخل الحلزون المزدوج للحمض النووي، مع السكريات وأجزاء الفوسفات من كل نوكليوتيد تشكل العمود الفقري للجزيء. عندما ينقسم حلزون الحمض النووي ، مثل لنسخ الحمض النووي، يتم إرفاق قواعد مكملة لكل نصف مكشوف بحيث يمكن تكوين نسخ متطابقة. متى يعمل RNA كقالب لصنع الحمض النووي ، ل ترجمة، يتم استخدام القواعد التكميلية لصنع جزيء DNA باستخدام تسلسل القاعدة.
لأنها مكملة لبعضها البعض ، تتطلب الخلايا كميات متساوية تقريبًا من البيورين والبيريميدين. من أجل الحفاظ على التوازن في الخلية ، فإن إنتاج كل من البيورينات والبيريميدينات كبح ذاتي. عندما يتم تشكيل واحد ، فإنه يمنع إنتاج أكثر من نفس وينشط إنتاج نظيره.