又称稀有碱基，这些碱基在核酸分子中含量比较少，但他们是天然存在不是人工合成的，是核酸转录之后经甲基化、乙酰化、氢化、氟化以及硫化而成。
多半是主要碱基的甲基衍生物。如：5-甲基胞苷、5，6-双氢脲苷等。另外有一种比较特殊的的核苷：假尿嘧啶核苷是由于碱基与核糖连接方式的与众不同，即尿嘧啶5位碳与核苷形成的C-C糖苷键。tRNA中含有修饰碱基比较多，有的tRNA含有的稀有碱基达到10%。
