可從代謝異常所致疾病及作為藥物兩方面討論。
① 核苷酸代謝的異常。GMP及IMP的回收合成需次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶（HGPRT）參與。此酶遺傳性缺乏則2～3歲時就可出現智力發育障礙、共濟失調，敵對性及侵占性及自毀容貌的表現（萊施－尼漢二氏綜合征）。患兒嘌呤核苷酸的從頭合成仍可正常進行，但回收合成的障礙就可造成嚴重后果。
嘌呤核苷酸分解代謝的終產物為尿酸。正常人血中尿酸含量約為2～6mg%，血中尿酸水平的升高（高尿酸血癥）常見于痛風。血中尿酸含量超過8mg%時，尿酸就以鈉鹽形式沉積于關節、軟組織、軟骨及腎臟等處。原發性痛風癥是一種先天代謝缺陷性疾病。患者體內的次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶部分缺乏，致使IMP及GMP 的回收合成減少，結果造成嘌呤核苷酸的從頭合成加快。此外，患者體內的磷酸核糖焦磷酸激酶活性異常增高，以致大量地生成PRPP，促使從頭合成加快，這些都造成尿酸的大量產生。原發性痛風癥可用別嘌呤醇治療。別嘌呤醇的結構與次黃嘌呤相似，是黃嘌呤氧化酶的抑制劑，可抑制次黃嘌呤及黃嘌呤轉變為尿酸的反應，降低血中尿酸水平。繼發性痛風，可見于各種腎臟疾病、血液病及淋巴瘤等。患者細胞中核酸大量分解，因而尿酸生成增多。
cAMP對細胞的一些生理活動有廣泛的影響。cAMP的合成不足或作用失調與有些疾病過程有關。例如，支氣管喘息及銀屑病組織中cAMP量較低，又如糖尿病人各種代謝的異常與肝及脂肪組織中cAMP的生成過多也是有聯系的。
嘧啶合成障礙有乳清酸尿癥，為乳清酸磷酸核糖轉移酶及乳清酸核苷酸脫羧酶缺乏所致。
②核苷酸類似物的臨床應用。核苷酸類似物6-巰基嘌呤（6MP）及5-氟尿嘧啶（5FU）用于腫瘤的化學治療。6-巰基嘌呤的結構與次黃嘌呤相似，其一磷酸核苷對于AMP及GMP合成有關的幾個酶有抑制作用，從而選擇性地阻止腫瘤的生長。5-氟尿嘧啶的結構與胸腺嘧啶相似，它在體內可轉變為一磷酸脫氧核糖氟尿嘧啶核苷（5Fd-UMP）及三磷酸氟尿嘧啶（FUMP）。它們對于胸苷酸合成中的甲基化作用有較強的抑制作用，從而造成癌細胞的死亡。