大分子核酸的降解过程是由核酸酶催化进行的。核酸酶属于磷酸二酯酶类别，主要作用是催化磷酸二酯键的断裂。除了参与核酸降解，核酸酶还参与到细胞内的许多其他生物过程中，如DNA的复制、重组和修复，以及RNA的成熟和加工等。
关于核酸酶的种类和功能，根据其底物类型可分为核糖核酸酶（RNase）和脱氧核糖核酸酶（DNase）。根据酶切位置的不同，又可分为内切酶和外切酶。根据磷酸二酯键的断裂方式，还有5’核酸酶与3’核酸酶的区分。
在生物体中，3’核酸酶较为常见，因此5’核苷酸和3’羟基更为普遍。许多生物过程中的酶需要5’磷酸和3’羟基，例如RNA和DNA聚合酶、DNA连接酶、转座酶、剪接体以及添加CCA的酶和氨酰tRNA合成酶等。
核苷酸通过磷酸单酯酶的作用水解为核苷和磷酸。其中，特异性水解5’-核苷酸的称为5’-核苷酸酶，水解3’-核苷酸的则称为3’-核苷酸酶。核苷磷酸化酶将核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸，而核苷水解酶则生成碱基和戊糖。核糖-1-磷酸可经磷酸核糖变位酶的催化转化为核糖-5-磷酸，进而参与戊糖支路或重新合成核苷酸。
嘌呤的分解代谢始于水解脱氨反应。腺嘌呤水解产生次黄嘌呤，鸟嘌呤则生成黄嘌呤。这些脱氨反应可在碱基、核苷或核苷酸水平上进行。次黄嘌呤进一步氧化生成黄嘌呤，随后生成尿酸，这两步反应均由黄嘌呤氧化酶催化，过程中会产生过氧化氢。
氨基酸代谢缺陷可能会引发严重问题，如尿黑酸症等。同样，核酸代谢异常也可能导致严重后果。例如，在腺苷脱氨酶（ADA）存在先天缺陷的人群中，超过85％的个体会发展为重度联合免疫缺陷病（SCID）。这种SCID的原因是腺苷代谢障碍导致腺苷及dATP浓度过高，进而抑制了核糖核苷酸还原酶，造成其他三种dNTP不足，最终影响DNA复制。这导致淋巴细胞无法迅速增殖以消灭入侵的微生物。
不同生物体嘌呤代谢的终产物各不相同。鸟类和人类主要生成尿酸（鸟类能将尿素转化为尿酸），而其他生物则可将尿酸进一步氧化分解为更简单的产物，直至氨和二氧化碳。大多数哺乳动物能够利用尿酸氧化酶将尿酸转化为溶解性更高的尿囊素，因此循环中的尿酸水平较低。高级灵长动物包括人类尿酸氧化酶基因存在突变，导致血液中尿酸水平较高。
尿酸在内具有一定的积极作用，例如肾脏会通过重吸收尿酸以维持血液尿酸水平。研究表明，尿酸在细胞外环境中具有抗氧化作用。尿酸在细胞内环境中也起氧化剂和促炎介质的作用，高尿酸可能导致高血压等心血管问题。当尿酸在关节滑液中沉淀为尿酸单钠（MSU）晶体时，可能导致痛风的发生。这个过程涉及尿酸晶体被吞噬细胞摄取后激活NLRP3炎性小体等一系列复杂的炎症反应。
痛风患者需注意饮食，尽量避免摄入核酸含量高的食物，如肉类、海鲜等。无嘌呤的配方饮食可使尿中尿酸减少40％。酒精也会增加尿酸含量，所以痛风患者应避免饮酒。别嘌呤醇作为黄嘌呤氧化酶的抑制剂，可以减少尿酸生成，防止尿酸晶体沉积，常用于治疗痛风。
关于嘧啶的代谢，其产物都可以被充分利用。胞嘧啶可以通过脱氨反应生成尿嘧啶，然后经历一系列反应最终生成-丙氨酸。胸腺嘧啶的降解途径与之类似，但最终生成的是-氨基异丁酸。这些产物将进一步参与三羧酸循环或其他生物合成途径。
