Nukleotiidide biosüntees on protsess, mille käigus luuakse või sünteesitakse nukleotiide. See protsess võib toimuda nii elusorganismides kui ka laboris. Kui protsess toimub elusrakkudes, toimub see raku tsütoplasmas, mitte konkreetses organellis. Nukleotiidid on kõigi elusorganismide rakkudes eriti olulised molekulid, kuna need on molekulid, mida kasutatakse DNA ja RNA tootmiseks. Samuti kasutatakse nukleotiide energiasalvestusmolekulide ja molekulide moodustamiseks, mis on vajalikud signaalide edastamiseks rakkude vahel ja rakkudes organellide vahel.
Seal on viis erinevat nukleotiidi; adeniini, tsütosiini ja guaniini leidub nii DNA-s kui ka RNA-s, tümiini leidub ainult DNA molekulides ja uratsiili ainult RNA-s. Kõigil nukleotiididel on sarnane põhistruktuur, milleks on suhkrumolekuli ja fosfaatrühma külge kinnitatud lämmastikalus. Need on selle baasi struktuuri alusel jagatud kahte rühma. Puriinide lämmastikalus – adeniin ja guarniin – sisaldab kahetsüklilist struktuuri, samas kui pürimidiinides leiduval alusel – tsütosiinil, tümiinil ja uratsiil – on ainult üks ringstruktuur.
Rakkudes kasutatakse kahte erinevat nukleotiidide biosünteesi meetodit. Kui nukleotiid luuakse lihtsamatest ühenditest, loetakse seda de novo nukleotiidide biosünteesiks. De novo on ladina keeles ja tähendab põhimõtteliselt algusest või nullist. Teine viis nukleotiidide moodustamiseks on päästeteede kaudu. Sellises olukorras võetakse lagunenud nukleotiidide osad ringlusse ja kasutatakse uuesti uute nukleotiidide moodustamiseks.
Iga nukleotiidide rühm läbib de novo nukleotiidide biosünteesi erinevalt. Pürimidiini nukleotiididega moodustatakse selle komponentidest alusstruktuur ja seejärel kinnitub see riboosi suhkru molekuli külge. Seevastu puriini nukleotiidid luuakse lihtsamate ühendite kinnitamisel otse riboosi molekulile. Päästebiosünteesi käigus võetakse juba moodustunud alus taaskasutusse ja kinnitatakse uuesti riboosiühiku külge.
Nukleotiidide biosünteesi tulemusena tekivad ribonukleotiidid, mis on riboosi suhkrut sisaldavad nukleotiidid. Ribonukleotiide kasutatakse RNA ahelate loomiseks, DNA aga desoksüribonukleotiididest. Sellisena peavad kõik DNA jaoks kasutatavad nukleotiidid läbima täiendava sünteesi.
Ribonukleotiididest desoksüribonukleotiidide moodustamiseks kaotab riboosuhkur hapnikumolekuli või läbib redutseerimisreaktsiooni. Näiteks uratsiili tümiiniks muundamiseks lisatakse uratsiili nukleotiidile täiendav metüülrühm. Ribonukleotiidide redutseerimine toimub alles pärast nende täielikku moodustumist.