Uracil ist eine von fünf stickstoffhaltigen Basen, die an Nukleotide in Zellen binden. Ein Nukleotid besteht aus einem Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen, Pentosezucker, mit einer Phosphatgruppe und einer daran gebundenen Base. Nukleotide sind die Bausteine für zwei wichtige Nukleinsäuren – Desoxyribonukleinsäure, DNA, und Ribonukleinsäure, RNA. Die anderen vier Basen sind Cytosin, Guanin, Adenin und Thymin.
Die fünf Basen werden aufgrund ihrer Struktur in zwei Gruppen unterteilt. Die Pyrimidinbasen bestehen aus einem einzigen Atomring und umfassen Cytosin, Thymin und Uracil. Die Purinbasen haben einen Doppelring von Atomen und umfassen Adenin und Guanin. Sie werden stickstoffhaltige Basen genannt, da sie Stickstoff- und Kohlenstoffatome in den Ringen enthalten.
Innerhalb der Zelle werden die Basen gepaart, um DNA-Moleküle herzustellen und auch während bestimmter Prozesse, wie der DNA-Replikation und der Proteinsynthese. Die Paarung der Basen ist sehr spezifisch und jede Base paart sich nur miteinander. Adeninpaare mit Thymin oder Uracil und Cytosinpaare mit Guanin. Die komplementären Basenpaare bestehen immer aus einer Purinbase und einer Pyrimidinbase, um einen einheitlichen und stabilen Abstand zwischen den gepaarten Strängen zu gewährleisten.
Drei der Basen – Adenin, Cytosin und Guanin – sind an Nukleotide gebunden, aus denen sowohl DNA- als auch RNA-Moleküle bestehen. Je nachdem, ob die Nukleinsäure ein RNA-Molekül oder ein DNA-Molekül ist, wird bestimmt, ob Thymin oder Uracil als Base verwendet wird. Thymin wird nur zur Herstellung von DNA-Molekülen verwendet, während Uracil nur in RNA-Molekülen vorkommt. Dies ist einer der Hauptunterschiede zwischen RNA- und DNA-Molekülen.
DNA- und RNA-Moleküle haben drei unterschiedliche Unterschiede. Der erste Unterschied bestand, wie oben erwähnt, darin, ob Uracil oder Thymin als Base verwendet wurde. Der zweite Unterschied besteht darin, dass DNA doppelsträngig ist, während RNA einzelsträngig ist. Schließlich unterscheidet sich der Fünf-Kohlenstoff-Zucker für RNA-Nukleotide von DNA-Nukleotiden. Der Pentosezucker in der RNA ist Ribose und hat ein Sauerstoffatom, das im DNA-Zucker, Desoxyribose, nicht vorkommt.
Auch die Struktur von Uracil und Thymin unterscheidet sich geringfügig. Der einzige Unterschied besteht darin, dass Uracil eine Methylgruppe fehlt, ein Kohlenstoffatom mit drei gebundenen Wasserstoffatomen, das Thymin hat. Dieser geringfügige Unterschied reicht aus, um Enzymen zu ermöglichen, zwischen DNA- und RNA-Molekülen zu unterscheiden. Enzyme haben am aktiven Zentrum, wo sie an andere Moleküle binden, eine ganz bestimmte Form. Die Methylgruppe verleiht Thymin eine andere Form als Uracil, wodurch sichergestellt wird, dass die richtigen Enzyme mit den richtigen Molekülen interagieren.