在天然核酸中，除主要碱基外，还含有微量碱基衍生物。特别在tRNA中，含量较多。多数是主要碱基被甲基化的物质或其衍生物（甲基化核苷），但在tRNA中除此之外，还发现有脱氨基衍生物（次黄苷、1-甲基次黄苷等）、含硫衍生物（4-硫尿苷、2-硫胞苷等）和具有异戊烯基（isopentenyl）的衍生物[6－（△2-异戊烯基）腺苷，2-甲基-6－（△2-异戊基）腺苷等和5-核糖基尿嘧啶（假尿嘧啶苷）] 、二氢尿苷等多种微量碱基。这些微量碱基的作用还不十分清楚，但认为与核酸的结构和功能有着重要的关系。例如已知细菌感染上噬菌体时，由细菌固有的限制酶的作用被分解的现象，但其作用部位的碱基发生特异的甲基化时，则不受分解而进行繁殖。另外也已知很多tRNA的反密码子和反密码子相邻的3′-侧的微量碱基的存在与识别密码子有关。多数微量碱基在形成核酸的一级结构以后，可通过酶的修饰作用而生成。