Nukleotīdu biosintēze ir process, kurā tiek radīti vai sintezēti nukleotīdi. Šis process var notikt gan dzīvos organismos, gan laboratorijā. Ja process notiek dzīvās šūnās, process notiek šūnas citoplazmā, nevis noteiktā organellā. Nukleotīdi ir īpaši svarīgas molekulas visu dzīvo organismu šūnās, jo tās ir molekulas, ko izmanto DNS un RNS ražošanai. Arī nukleotīdus izmanto, lai veidotu enerģijas uzkrāšanas molekulas un molekulas, kas nepieciešamas signālu pārnešanai starp šūnām un starp organellām šūnās.
Ir pieci dažādi nukleotīdi; adenīns, citozīns un guanīns ir atrodami gan DNS, gan RNS, timīns ir atrodams tikai DNS molekulās, un uracils ir tikai RNS. Visiem nukleotīdiem ir līdzīga pamatstruktūra, kas ir slāpekļa bāze, kas pievienota cukura molekulai un fosfātu grupai. Pamatojoties uz šīs bāzes struktūru, tie ir iedalīti divās grupās. Purīnu slāpekļa bāzei — adenīnam un guarnīnam — ir dubultgredzena struktūra, savukārt pirimidīnos — citozīnam, timīnam un uracilam — ir tikai viena gredzena struktūra.
Šūnās notiek divas dažādas nukleotīdu biosintēzes metodes. Ja nukleotīdu veido no vienkāršākiem savienojumiem, to uzskata par de novo nukleotīdu biosintēzi. De novo ir latīņu valoda un būtībā nozīmē no sākuma vai no nulles. Otrs veids, kā veidojas nukleotīdi, ir glābšanas ceļi. Šādā situācijā sadalītās nukleotīdu daļas tiek pārstrādātas un atkārtoti izmantotas jaunu nukleotīdu veidošanai.
Katrai nukleotīdu grupai de novo nukleotīdu biosintēze notiek atšķirīgi. Ar pirimidīna nukleotīdiem bāzes struktūra tiek veidota no tā sastāvdaļām un pēc tam pievienota ribozes cukura molekulai. Turpretim purīna nukleotīdi tiek izveidoti, pievienojot vienkāršākos savienojumus tieši pie ribozes molekulas. Glābšanas biosintēzes laikā jau izveidota bāze tiek pārstrādāta un atkal pievienota ribozes vienībai.
Nukleotīdu biosintēzes rezultātā tiek izveidoti ribonukleotīdi, kas ir nukleotīdi, kas satur ribozes cukuru. Ribonukleotīdus izmanto, lai izveidotu RNS virknes, savukārt DNS tiek izveidota no dezoksiribonukleotīdiem. Tādējādi visiem DNS izmantotajiem nukleotīdiem ir jāveic turpmāka sintēze.
Lai no ribonukleotīdiem veidotu dezoksiribonukleotīdus, ribozes cukurs zaudē skābekļa molekulu vai tiek pakļauts reducēšanās reakcijai. Piemēram, lai uracilu pārvērstu par timīnu, uracila nukleotīdam pievieno papildu metilgrupu. Ribonukleotīdu samazināšanās notiek tikai pēc tam, kad tie ir pilnībā izveidojušies.