嘧啶核苷酸合成的关键酶是天冬氨酸氨基甲酰转移酶（aspartate transcarbamoylase，ATCase）。

在嘧啶核苷酸的生物合成过程中，其合成途径分为从头合成和补救合成。从头合成是主要途径，该过程从一些小分子前体物质逐步合成嘧啶核苷酸。天冬氨酸氨基甲酰转移酶在其中起着至关重要的作用。

从头合成的起始步骤是由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPS - Ⅱ）催化谷氨酰胺和二氧化碳合成氨基甲酰磷酸，此反应在细胞质中进行。接着，氨基甲酰磷酸在天冬氨酸氨基甲酰转移酶的催化下，与天冬氨酸反应生成氨基甲酰天冬氨酸。天冬氨酸氨基甲酰转移酶是该途径中的限速酶，它能够调节嘧啶核苷酸合成的速度和流量。其活性受到多种因素的精细调控，当细胞内嘧啶核苷酸含量较高时，它会受到反馈抑制，从而减少氨基甲酰天冬氨酸的生成，进而抑制后续嘧啶核苷酸的合成，避免产物的过度积累。相反，当细胞需要更多的嘧啶核苷酸时，该酶的活性会增强，加速合成过程。

补救合成则是利用体内现成的嘧啶碱基或嘧啶核苷重新合成嘧啶核苷酸。虽然这一途径较为简单，但从头合成途径是嘧啶核苷酸合成的主要方式，而天冬氨酸氨基甲酰转移酶作为从头合成途径中的关键限速酶，对维持细胞内嘧啶核苷酸的平衡和正常代谢起着核心作用，对于细胞的生长、增殖和各种生理功能的正常进行都具有不可忽视的意义。