嘧啶核苷酸的分解代谢途径与嘌呤核苷酸相似。首先通过核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用，分别除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱再进一步分解。嘧啶的分解代谢主要在肝脏中进行。分解代谢过程中有脱氨基、氧化、还原及脱羧基等反应。胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶。尿嘧啶和胸腺嘧啶先在二氢嘧啶脱氢酶的催化下，由NADPH＋H＋供氢，分别还原为二氢尿嘧啶和二氢胸腺嘧啶。二氢嘧啶酶催化嘧啶环水解，分别生成β－丙氨酸（β－alanine）和β-氨基异丁酸（β－aminosiobutyrate）。β－丙氨酸和β氨基异丁酸可继续分解代谢。β-氨基异丁酸亦可随尿排出体外。食入含DNA丰富的食物、经放射线治疗或化学治疗的患者，以及白血病患者，尿中β-氨基异丁酸排出量增多。
