Nukleotidien biosynteesi on prosessi, jossa nukleotideja luodaan tai syntetisoidaan. Tämä prosessi voi tapahtua sekä elävien organismien sisällä että laboratoriossa. Jos se tapahtuu elävissä soluissa, prosessi tapahtuu solun sytoplasmassa eikä tietyssä organellissa. Nukleotidit ovat erityisen tärkeitä molekyylejä kaikkien elävien organismien soluissa, koska ne ovat molekyylejä, joita käytetään DNA: n ja RNA: n tuottamiseen. Lisäksi nukleotideja käytetään muodostamaan energian varastointimolekyylejä ja molekyylejä, jotka ovat välttämättömiä signaalien välittämiseksi solujen välillä ja solujen sisäisten organellien välillä.
On viisi erilaista nukleotidia; adeniinia, sytosiinia ja guaniinia esiintyy sekä DNA: ssa että RNA: ssa, tymiiniä esiintyy yksinomaan DNA -molekyyleissä ja urasiili on vain RNA: ssa. Kaikilla nukleotideilla on samanlainen perusrakenne, joka on typpipitoinen emäs, joka on kiinnittynyt sokerimolekyyliin ja fosfaattiryhmään. Ne on jaettu kahteen ryhmään tämän kannan rakenteen perusteella. Puriinien typpipitoinen emäs – adeniini ja guarniini – sisältää kaksirengasrakenteen, kun taas pyrimidiinien – sytosiinin, tymiinin ja urasiilin – emäksellä on vain yksi rengasrakenne.
Solujen sisällä esiintyy kaksi erilaista nukleotidien biosynteesimenetelmää. Jos nukleotidi luodaan yksinkertaisemmista yhdisteistä, sitä pidetään de novo -nukleotidibiosynteesinä. De novo on latinaa ja tarkoittaa pohjimmiltaan alusta alkaen tai tyhjästä. Toinen tapa muodostaa nukleotideja on pelastusreitit. Tässä tilanteessa hajonneiden nukleotidien osat kierrätetään ja käytetään uudelleen uusien nukleotidien muodostamiseen.
Jokainen nukleotidiryhmä käy läpi de novo -nukleotidibiosynteesin eri tavalla. Pyrimidiininukleotideilla emäsrakenne muodostetaan sen komponenteista ja kiinnitetään sitten riboosisokerimolekyyliin. Sitä vastoin puriininukleotidit luodaan kiinnittämällä yksinkertaisemmat yhdisteet suoraan riboosimolekyyliin. Pelastusbiosynteesin aikana jo muodostunut emäs kierrätetään ja kiinnitetään uudelleen riboosiyksikköön.
Nukleotidien biosynteesi johtaa ribonukleotidien muodostumiseen, jotka ovat riboosisokeria sisältäviä nukleotideja. Ribonukleotideja käytetään RNA -juosteiden luomiseen, kun taas DNA luodaan deoksiribonukleotideista. Sellaisenaan kaikki DNA: han käytettävät nukleotidit on läpäistävä edelleen.
Deoksiribonukleotidien muodostamiseksi ribonukleotideista riboosisokeri menettää happimolekyylin tai käy läpi pelkistysreaktion. Esimerkiksi urasiilin muuttamiseksi tymiiniksi lisätään urasiilinukleotidiin ylimääräinen metyyliryhmä. Ribonukleotidien pelkistyminen tapahtuu vasta sen jälkeen, kun ne ovat täysin muodostuneet.