Biosynteza nukleotydów to proces, w którym nukleotydy są tworzone lub syntetyzowane. Proces ten może zachodzić zarówno w żywych organizmach, jak iw laboratorium. Jeśli zachodzi w żywych komórkach, proces odbywa się w cytoplazmie komórki, a nie w określonej organelli. Nukleotydy są szczególnie ważnymi cząsteczkami w komórkach wszystkich żywych organizmów, ponieważ są cząsteczkami używanymi do produkcji DNA i RNA. Ponadto nukleotydy są wykorzystywane do tworzenia cząsteczek magazynujących energię i cząsteczek niezbędnych do przekazywania sygnałów między komórkami i między organellami w komórkach.
Istnieje pięć różnych nukleotydów; adenina, cytozyna i guanina znajdują się zarówno w DNA, jak i RNA, tymina znajduje się wyłącznie w cząsteczkach DNA, a uracyl występuje tylko w RNA. Wszystkie nukleotydy mają podobną podstawową strukturę, która jest zasadą azotową przyłączoną do cząsteczki cukru i grupy fosforanowej. Są one podzielone na dwie grupy na podstawie struktury tej bazy. Azotowa zasada puryn — adenina i guarnina — zawiera podwójną strukturę pierścieniową, podczas gdy zasada występująca w pirymidynach — cytozyna, tymina i uracyl — ma tylko pojedynczą strukturę pierścieniową.
W komórkach występują dwie różne metody biosyntezy nukleotydów. Jeśli nukleotyd jest tworzony z prostszych związków, jest uważany za biosyntezę nukleotydów de novo. De novo to po łacinie i w zasadzie oznacza od początku, czyli od zera. Innym sposobem, w jaki powstają nukleotydy, są szlaki ratunkowe. W tej sytuacji części nukleotydów, które uległy rozkładowi, są poddawane recyklingowi i ponownie wykorzystywane do tworzenia nowych nukleotydów.
Każda grupa nukleotydów w inny sposób przechodzi biosyntezę nukleotydów de novo. W przypadku nukleotydów pirymidynowych struktura podstawowa jest tworzona z jej składników, a następnie przyłączana do cząsteczki cukru rybozy. W przeciwieństwie do tego, nukleotydy purynowe są tworzone przez przyłączenie prostszych związków bezpośrednio do cząsteczki rybozy. Podczas biosyntezy ratunkowej utworzona już baza jest poddawana recyklingowi i ponownie mocowana do jednostki rybozy.
W wyniku biosyntezy nukleotydów powstają rybonukleotydy, które są nukleotydami zawierającymi cukier rybozy. Rybonukleotydy są używane do tworzenia nici RNA, podczas gdy DNA jest tworzony z dezoksyrybonukleotydów. W związku z tym wszystkie nukleotydy używane do DNA muszą przejść dalszą syntezę.
Aby utworzyć dezoksyrybonukleotydy z rybonukleotydów, cukier rybozy traci cząsteczkę tlenu lub przechodzi reakcję redukcji. Na przykład, aby przekształcić uracyl w tyminę, do nukleotydu uracylowego dodaje się dodatkową grupę metylową. Redukcja rybonukleotydów następuje dopiero po ich pełnym uformowaniu.