从头合成（de novo synthesis）是指从最简单的组成分子，如二氧化碳和氨基酸等开始，消耗较多能量，逐步合成生物大分子。核苷酸的从头合成与补救合成是相对的概念。
例如，饮食中不需要核苷酸，因为它们可以由小的前体分子（如甲酸盐和天冬氨酸）构成。 另一方面，饮食中需要蛋氨酸，因为虽然它可以降解为同型半胱氨酸，然后从同型半胱氨酸中再生，但它不能从头合成。
1、核苷酸
核苷酸的从头途径不使用游离碱基：腺嘌呤（缩写为 A）、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T) 或尿嘧啶(U)。嘌呤环一次形成一个或几个原子，并在整个过程中与核糖相连。嘧啶环以乳清酸的形式合成并连接到磷酸核糖上，然后转化为常见的嘧啶核苷酸。
2、胆固醇
胆固醇是动物 细胞膜的重要结构成分。胆固醇也是类固醇激素、胆汁酸和维生素 D生物合成的前体。在哺乳动物中，胆固醇要么从食物中吸收，要么从头合成。
高达 70-80% 的胆固醇从头合成发生在肝脏中，大约 10% 的胆固醇从头合成发生在小肠中。癌细胞需要胆固醇作为细胞膜，因此癌细胞含有许多用于从乙酰辅酶A从头合成胆固醇的酶。
3、脂肪酸（从头脂肪生成）
从头 脂肪生成(DNL) 是将循环中的碳水化合物（主要是在高碳水化合物餐后）转化为脂肪酸的过程，脂肪酸可以进一步转化为甘油三酯或其他脂质。 醋酸盐和一些氨基酸（特别是亮氨酸和异亮氨酸）也可以是 DNL 的碳源。
通常，从头脂肪生成主要发生在脂肪组织中。
但在肥胖、胰岛素抵抗或2 型糖尿病 的情况下，脂肪组织（其中碳水化合物反应元件结合蛋白( ChREBP ) 是主要转录因子）中的新脂肪生成减少，而肝脏中的脂肪生成增加（其中甾醇调节元件结合蛋白 1 (SREBP-1c) 是主要的转录因子)。
ChREBP 通常在肝脏中被葡萄糖激活（不依赖于胰岛素）。肥胖和高脂肪饮食导致脂肪组织中碳水化合物反应性元素结合蛋白的水平降低。
相比之下，由于高碳水化合物膳食或胰岛素抵抗，血液中的高胰岛素水平会强烈诱导肝脏中的 SREBP-1c 表达。脂肪组织从头脂肪生成的减少，以及由于肥胖和胰岛素抵抗导致的肝脏从头脂肪生成的增加导致脂肪肝疾病。
合成途径
1、利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料合成核苷酸的过程，称为从头合成途径(de novo synthesis)，是体内的主要合成途径。
2、利用体内游离碱基或核苷，经简单反应过程生成核苷酸的过程，称重新利用(或补救合成)途径(salvage pathway)。在部分组织如脑、骨髓中只能通过此途径合成核苷酸。
嘌呤核苷酸的主要补救合成途径是嘌呤碱与5'-PRPP(5'-磷酸核糖焦磷酸)在磷酸核糖转移酶作用下形成嘌呤核苷酸。