二磷酸核苷激酶對底物的鹼基及戊糖(核糖或脫氧核糖)均無特異性。此酶催化反應系通過「桌球機制」，即底物NTP使酶分子的組氨酶殘基磷酸化，進而催化底物NDP的磷酸化。反應△G≈0，為可逆反應。
4.嘌呤核苷酸從頭合成的調節
從頭合成是體內合成嘌呤核苷酸的主要途徑。但此過程要消耗胺基酸及ATP。機體對合成速度有著精細的調節。在大多數細胞中，分別調節IMP，ATP和GTP的合成，不僅調節嘌呤核苷酸的總量，而且使ATP和GTP的水平保持相對平衡。
IMP途徑的調節主要在合成的前二步反應，即催化PRPP和PRA的生成。核糖磷酸焦磷酸激酶受ADP和GDP的反饋抑制。磷酸核糖醯胺轉移酶受到ATP、ADP、AMP及GTP、GDP、GMP的反饋抑制。ATP、ADP和AMP結合酶的一個抑制位點，而GTP、GDP和GMP結合另一抑制位點。因此，IMP的生成速率受腺嘌呤和鳥嘌呤核苷酸的獨立和協同調節。此外，PRPP可變構激活磷酸核糖醯胺轉移酶。
第二水平的調節作用於IMP向AMP和GMP轉變過程。GMP反饋抑制IMP向XMP轉變，AMP則反饋抑制IMP轉變為腺苷酸代琥珀酸，從而防正生成過多AMP和GMP。此外，腺嘌呤和鳥嘌呤的合成是平衡。GTP加速IMP向AMP轉變，而ATP則可促進GMP的生成，這樣使腺嘌呤和鳥嘌呤核苷酸的水平保持相對平衡，以滿足核酸合成的需要。
大多數細胞更新其核酸(尤其是RNA)過程中，要分解核酸產生核苷和游離鹼基。細胞利用游離鹼基或核苷重新合成相應核苷酸的過程稱為補救合成(saluage pathway)。與從頭合成不同，補救合成過程較簡單，消耗能量亦較少。由二種特異性不同的酶參與嘌呤核苷酸的補救合成。