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La citosina es una de las cuatro bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y en el código genético se representa con la letra C. Las otras cuatro bases son la adenina, la guanina, la timina y el uracilo. Pertenece a la familia de bases nitrogenadas conocidas como pirimidinas, que tienen un anillo simple. En el ADN y ARN la citosina se empareja con la guanina por medio de tres enlaces de hidrógeno. Forma los nucleósidos citidina (Cyd) y desoxicitidina (dCyd), y los nucleótidos citidilato (CMP) y desoxicitidilato (dCMP).
Es un derivado pirimidínico, con un anillo aromático y un grupo amino en posición 4 y un grupo cetónico en posición 2. Los otros nombres de la citosina son 2-oxi-4-aminopirimidina y 4-amino-2(1H)-pirimidinona. Su fórmula química es C4H5N3O y su masa molecular es de 111.10 u. La citosina fue descubierta en 1894 cuando fue aislada en tejido del timo de carnero.