Calea de biosinteză a colesterolului este una lungă și necesită cantități semnificative de energie reductivă și ATP, motiv pentru care este inclusă aici. Colesterolul are roluri importante în organism la nivelul membranelor. Este, de asemenea, un precursor al hormonilor steroizi și al acizilor biliari, iar precursorul său metabolic imediat, 7-dehidrocolesterolul, este un precursor al vitaminei D. Calea care duce la colesterol este cunoscută sub numele de calea izoprenoidelor și ramificații ale acesteia duc la alte molecule, inclusiv la alte vitamine liposolubile.

Din HMG-CoA, enzima HMG-CoA reductază catalizează formarea de mevalonat. Reacția necesită NADPH și are ca rezultat eliberarea coenzimei A și pare să fie una dintre cele mai importante etape de reglare în calea de sinteză. Enzima este reglată atât prin inhibiție prin reacție (colesterolul o inhibă), cât și prin modificare covalentă (fosforilarea o inhibă). Sinteza enzimei este, de asemenea, reglată pe cale transcripțională. Atunci când nivelul colesterolului scade, transcrierea genei crește.

Mevalonatul este fosforilat de două ori și apoi decarboxilat pentru a produce intermediarul cu cinci atomi de carbon cunoscut sub numele de izopentenil-pirofosfat (IPP). IPP este ușor de transformat în dimetilalilpirofosfat (DMAPP). Acești doi compuși cu cinci atomi de carbon, numiți și izopreni, sunt elementele de bază pentru sinteza colesterolului și a compușilor înrudiți. Această cale este cunoscută sub numele de calea izoprenoidă. Ea se desfășoară în direcția colesterolului, începând cu îmbinarea IPP și DMAPP pentru a forma geranil-pirofosfat. Geranil-pirofosfatul se combină cu un alt IPP pentru a obține farnesil-pirofosfat, un compus cu 15 atomi de carbon. Doi farnesil-pirofosfați se unesc pentru a crea un compus cu 30 de atomi de carbon cunoscut sub numele de squalene. Scualenul, într-o rearanjare complicată care implică reducerea și oxigenul molecular, formează un intermediar ciclic cunoscut sub numele de lanosterol, care seamănă cu colesterolul. Conversia lanosterolului în colesterol este un proces îndelungat care implică 19 pași care au loc în reticulul endoplasmatic.

Plecând de la colesterol, se poate forma vitamina D sau hormonii steroizi, care includ progestagenii, androgenii, estrogenii, estrogenii, mineralocorticoizii și glucocorticoizii. Molecula de ramificare pentru toate acestea este metabolitul colesterolului (și progestagenul) cunoscut sub numele de pregnenalona. Progestagenii sunt precursori ai tuturor celorlalte clase.

Estrogenii sunt derivați din androgeni printr-o reacție interesantă care a necesitat formarea unui inel aromatic. Enzima care catalizează această reacție este cunoscută sub numele de aromatază și are importanță medicală. Creșterea unor tumori este stimulată de estrogeni, astfel că se prescriu inhibitori ai aromatazei pentru a preveni formarea de estrogeni și a încetini creșterea tumorilor. Este demn de remarcat faptul că sinteza altor vitamine liposolubile și a clorofilei se ramifică, de asemenea, din calea de sinteză a izoprenoidelor la geranilpirofosfat. Unirea a doi geranilgeranilpirofosfați are loc în plante și bacterii și conduce la sinteza licopenului, care, la rândul său, este un precursor al betacarotenului, precursorul final al vitaminei A. Vitaminele E și K, precum și clorofila sunt, de asemenea, toate sintetizate din geranilgeranilpirofosfat.

.