Postoje dvije vrste nukleotida koji se koriste za stvaranje lanaca DNK i RNA: purini i pirimidini. Na temelju njihove strukture, pet nukleotida se klasificiraju kao purinski ili pirimidinski. Nukleotidi citozin, timin i uracil su pirimidini, a nastaju biosintezom pirimidina.
Svi nukleotidi imaju sličnu osnovnu strukturu po tome što se sastoje od molekule šećera od pet ugljika koja je vezana na bazu koja sadrži dušik i fosfatnu skupinu. Struktura dušične baze je ono što razlikuje pirimidine od purina. Također se razlikuju po načinu na koji se sintetiziraju.
Biosinteza pirimidina može se dogoditi i unutar živog organizma i izvan njega, ili in vivo i in vitro. Postoje dva različita puta za biosintezu purina i pirimidina, a to su de novo i putevi spašavanja. Tijekom de novo biosinteze, nukleotid se sintetizira od nule, ili se stvara novi pirimidin iz molekula koje ga čine. Pirimidini koji su već formirani koriste se ili recikliraju tijekom spasonosne biosinteze. U oba slučaja, posljednji korak procesa je pričvršćivanje pirimidina na ribozni šećer.
Glavni način na koji se biosinteza pirimidina razlikuje od biosinteze purina je način na koji se sastavlja pirimidin ili purin. Tijekom biosinteze pirimidina, pirimidin se prvo gradi, a zatim se veže na šećer riboze. Nasuprot tome, purini su izgrađeni upravo na ribozi šećeru.
Pirimidinska dušična baza sastoji se od šesteročlanog prstena koji sadrži dva atoma dušika na pozicijama jedan i tri unutar prstena. Ovo je dio pirimidina koji je završen prije nego što se veže na šećer riboze. Postoji šest koraka koji dovode do stvaranja pirimidina iz dvije prekursorske molekule, a to su karbamoil fosfat (karbamoil-P) i asparaginska kiselina.
Ovisno o vrsti organizma, za provedbu šest koraka biosinteze pirimidina koristi se različit broj enzima. Unutar bakterija postoji šest različitih enzima, ili jedan za svaki korak procesa. U sisavcima su neophodna samo tri enzima.
Nekoliko različitih kemijskih reakcija sudjeluje u stvaranju pirimidina. Prva dva koraka uključuju proizvodnju karbamoil-P, koji se zatim spaja na aminsku skupinu (-NH2) koja sadrži jedan atom dušika i dva atoma vodika. U ovom trenutku, prsten je zatvoren i osigurava osnovnu strukturu dušične baze. Posljednja tri koraka rezultiraju dovršavanjem pirimidinskog prstena i spajanjem na šećer od pet ugljika riboze.