從頭合成是由簡(jiǎn)單的前體分子（如氨基酸、CO2、NH3、戊糖磷酸）經(jīng)過(guò)較復(fù)雜的酶促反應(yīng)逐步合成核苷酸，是主要途徑。

與嘌呤核苷酸從頭合成不同的是先合成嘧啶環(huán)，再與PRPP反應(yīng)形成最初產(chǎn)物尿嘧啶核苷酸（UMP），涉及6步反應(yīng)。

UMP的合成 

氨甲酰磷酸合成酶（CPS-Ⅱ）催化谷氨酰胺、HCO3-和ATP生成氨甲酰磷酸（在真核生物中，有兩種氨甲酰磷酸合成酶，線粒體中的是CPS-I，是首先發(fā)現(xiàn)的，生成的氨甲酰磷酸用于合成尿素；胞液中的CPS-Ⅱ，催化嘧啶合成的第一步關(guān)鍵反應(yīng)）。

天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶催化氨甲酰磷酸結(jié)合天冬氨酸生成氨甲酰天冬氨酸；二氫乳清酸酶將其環(huán)化；二氫乳清酸脫氫酶進(jìn)一步氧化生成乳清酸；然后由乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化乳清酸與PRPP反應(yīng)生成乳清苷酸（OMP），乳清苷酸脫羧酶催化脫羧生成UMP。