簡要介紹
鳥氨酸循環(ornithinecycle)指氨與二氧化碳通過鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸生成尿素的過程。體內氨的主要代謝去路是用於合成無毒的尿素。合成尿素的主要器官是肝臟，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經稱為鳥氨酸循環的反應過程來完成的。催化這些反應的酶存在於胞液和線粒體中。
尿素的生成分為三個階段，首先是鳥氨酸與C02和氨結合生成瓜氨酸，然後瓜氨酸再與氨結合生成精氨酸，最後在精氨酸酶的作用下，精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸。鳥氨酸再重複上述循環過程。每經過一次循環，一分子C02和兩分子氨合成一分子尿素。
合成方法
（1）氨基甲醯磷酸的合成氨基甲醯磷酸合成酶I(carbamoylphosphatesynthetaseI，CPS—1)催化氨和C02在肝臟線粒體中合成氨基甲醯磷酸。此為一耗能反應，需2分子ATP和Mg2+參與，N—乙醯谷氨酸(N—acetylglutamaticacid，AGA)為CPS—工必需的變構激活劑。生成的含高能鍵的氨基甲醯磷酸有很強的反應活性。肝細胞中存在兩種氨基甲醯磷酸合成酶，上述的CPS—工存在於肝細胞線粒體中，以NH3為氮源，產物用於合成尿素。而另一種CPS—Ⅱ存在於肝細胞胞液中，以谷氨醯胺為氮源，生成的氨基甲醯磷酸是嘧啶合成的前體。
烏氨酸循環（2）瓜氨酸的合成線粒體中的鳥氨酸氨基甲醯轉移酶(ornithinecarbamoyltransferase，OCT)催化氨基甲醯磷酸與鳥氨酸縮合生成瓜氨酸。藉助線粒體內膜上的特異載體，鳥氨酸不斷由胞液轉進線粒體，而生成的瓜氨酸由線粒體轉入胞液。
（3）精氨酸的合成瓜氨酸進入細胞漿，由精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosucclnate synthetase)，催化瓜氨酸與天冬氨酸縮合，為尿素合成提供第二個氨基。反應需要ATP和Mg2’，生成產物精氨酸代琥珀酸。後者經過精氨酸代琥珀酸裂解酶(argininosucclnate，lyase)作用裂解生成精氨酸和延胡索酸。
反應中生成的延胡索酸在胞液中類似三羧酸循環相似反應，先生成蘋果酸再脫氫生成草醯乙酸，後者再經轉氨基作用接受多種其他胺基酸的氨基生成天冬氨酸，天冬氨酸作為氨基載體又可參與精氨酸生成反應。
（4）精氨酸水解及尿素的生成肝細胞中的精氨酸酶催化精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸。
尿素合成的特點
（1）合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進行；
（2）合成一分子尿素需消耗四分子ATP；
（3）精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關鍵酶；
（4）尿素分子中的兩個氮原子，一個來源於NH3，一個來源於天冬氨酸。
解除氨毒的主要方式是在肝臟中經鳥氨酸循環合成尿素。肝功能嚴重損害時，尿素合成障礙，氨在血中積聚導致水平增高。增高的血氨進入腦將引起腦細胞損害和功能障礙，臨床上稱為肝性腦病或肝昏迷。這可能由於腦主要利用谷氨酸合成谷氨醯胺來消除增高的氨，並消耗大量。—酮戊二酸氨基化以補充谷氨酸，使三羧酸循環因中間產物α—酮戊二酸的減少而減弱，腦組織缺乏ATP供能而發生功能障礙。肝中尿素合成途徑的5個酶中任何一種有遺傳性缺陷，也會導致先天性尿素合成障礙及高血氨。降低血氨有助於肝性腦病的治療。常用的降低血氨的方法包括減少氨的來源如限制蛋白質攝人量、口服抗生素藥物抑制腸道菌；增加氨的去路如給予谷氨酸以結合氨生成谷氨醯胺等。
尿素的合成受多種因素的調控，主要影響因素如下：
1．食物的影響如高蛋白膳食者尿素合成速度加快，排泄的含氮物中尿素占80一90％。
2．氨基甲醯磷酸合成酶I的調控氨基甲醯磷酸合成酶I為尿素合成關鍵酶，N—乙醯谷氨酸是該酶必需的變構激活劑。精氨酸增加可作為激活劑增高N—乙醯谷氨酸合成酶活性，促進尿素合成。
3．鳥氨酸循環中酶系的調節作用精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶，其活性改變可調節尿素的合成速度。
