概念

循环过程

生理意义

概念

尿素循环（urea cycle）：又称为鸟氨酸循环，肝脏中2分子氨（1分子氨是游离的，1分子氨来自天冬氨酸）和1分子CO2生成1分子尿素的环式代谢途径。尿素循环是第一个被发现的环式代谢途径，由H. Krebs 和K. Henseleit 于1932年提出。

尿素是大多数陆生脊椎动物体内排出氨的方式。在鸟类和爬虫动物中，因体内水分有限，他们的排氨方式是形成膏状尿酸排泄出去；许多水生动物则直接排氨。有人依据生物排除氨的方式不同，将动物大致分为排尿素、排尿酸和排氨3类。但实际上，生物排泄氨毒的方式很丰富，不仅与物种有关，还与环境有关。如肺鱼在雨季排氨，旱季藏于泥土中则排尿素。

循环过程

主要有5大步反应：（1）1分子氨和CO2在氨甲酰磷酸合成酶的催化下生成氨甲酰磷酸，反应在线粒体基质进行，消耗2分子ATP；（2）在鸟氨酸转氨甲酰酶的作用下，氨甲酰磷酸的氨甲酰基转移到鸟氨酸上形成瓜氨酸，反应在线粒体基质中进行；（3）瓜氨酸由线粒体运至胞浆，精氨琥珀酸合成酶催化瓜氨酸和天冬氨酸缩合成精氨琥珀酸，反应在细胞质中进行，消耗1分子ATP中的两个高能磷酸键（生成AMP）；（4）精氨琥珀酸酶（裂解酶）将精氨琥珀酸裂解为精氨酸，释放出延胡索酸，反应在细胞质内进行；（5）精氨酸被精氨酸酶水解为尿素和鸟氨酸，鸟氨酸进入线粒体，可再次与氨甲酰磷酸合成瓜氨酸，重复述循环过程。

氨甲酰磷酸的合成由氨甲酰磷酸合成酶催化，底物为氨、碳酸（CO2的水合形式）和2分子ATP。其合成机理大概是：第一个ATP分子的γ-磷酸集团转移给碳酸，生成羧基磷酸，释放出ADP；接着NH3的氮原子进攻羧基磷酸的碳原子，历经一个四面体中间产物生成氨基甲酸；伴随第二个ATP参与反应，最后生成氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸合成酶受N-乙酰谷氨酸激活，如高蛋白膳食可导致激活剂增产，从而促进氨甲酰磷酸增加合成，有助于多余的氨的排除。

生理意义

（1）尿素循环不仅将氨和CO2合成为尿素，而且生成一分子延胡索酸，使尿素循环与柠檬酸循环联系起来。

（2）肝脏中尿素的合成是除去氨毒害作用的主要途径，尿素循环的任何一个步骤出问题都有可能产生疾病。如果完全缺乏尿素循环中的某一个酶，婴儿在出生不久就昏迷或死亡；如果是部分缺乏，引起智力发育迟滞、嗜睡和经常呕吐。在临床实践中，常通过减少蛋白质摄入量使轻微的高氨血遗传性疾病患者症状缓解，原因就是减少了游离氨的来源。

（3）植物体内也存在尿素循环，但转运活性低，其意义在于合成精氨酸。个别植物也可产生尿素，在脲酶作用下分解产生氨，用以合成其他含氮化合物，包括核酸、激素、叶绿体、血红素、胺、生物碱等。