大分子核酸的降解由核酸酶（nuclease）催化。核酸酶属于磷酸二酯酶（phosphodiesterase），催化磷酸二酯键的断裂。除核酸降解外，核酸酶还参与细胞内的多种生物过程，如DNA的复制、*、修复，RNA的成熟、加工等。
核酸酶的不同种类和功能。引自Q Rev Biophys. 2011 Feb;44(1):1-93.
根据底物类型，核酸酶可分为核糖核酸酶（RNase）与脱氧核糖核酸酶（DNase）；根据酶切位置可以分为内切酶和外切酶。根据磷酸二酯键的断裂方式，核酸酶可分为5’核酸酶与3’核酸酶。
3’核酸酶催化时，以亲核基团从5´侧向内攻击，破坏3´O-P键，产生5´-磷酸和3´-OH。相反，5’核酸酶的亲核基团从3´侧进攻，破坏5´O-P键，生成3´-磷酸和5´-OH。
核酸酶的两种催化机制。引自Q Rev Biophys. 2011 Feb;44(1):1-93.
通常生物体中3’核酸酶较多，所以5’核苷酸和3’羟基更为常见，各种生物过程中的酶多数也需要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、添加CCA的酶和氨酰tRNA合成酶等。
核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸。特异性水解5’-核苷酸的称为5’-核苷酸酶，反之称为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-磷酸可被磷酸核糖变位酶催化为核糖-5-磷酸，进入戊糖支路或重新合成核苷酸。
嘌呤的分解从水解脱氨开始。腺嘌呤水解生成次黄嘌呤，鸟嘌呤水解生成黄嘌呤。脱氨反应可以在碱基、核苷或核苷酸水平上进行。次黄嘌呤氧化生成黄嘌呤，再氧化生成尿酸。这两步都由黄嘌呤氧化酶催化，生成过氧化氢。
嘌呤核苷酸的分解代谢。引自themedicalbiochemistrypage
氨基酸代谢缺陷会引起严重问题，如尿黑酸症等，核酸代谢也是一样。在腺苷脱氨酶（ADA）的先天缺陷者中，超过85％会发生重度联合免疫缺陷（Severe Combined Immunodeficiency Disease，SCID）。通常婴儿一个月内就会出现各种感染，大多数只能活几个月。
这种SCID的原因是腺苷代谢障碍导致腺苷及dATP浓度过高，抑制了核糖核苷酸还原酶，使其它三种dNTP不足，影响了DNA复制。这样淋巴细胞就无法迅速增殖以消灭入侵的微生物。
