尿素回路

各組織で生成されたアンモニアは、アミノ酸(グルタミンやアラニン)として血液中に流れ、肝臓へ運ばれる。

肝臓においてこれらアミノ酸はアミノ基転移でグルタミン酸に変換され、更に酸化的脱アミノ反応によって分解されアンモニアが遊離される。このアンモニアが尿素回路に入ることになる。

アンモニアは肝細胞ミトコンドリア内にて、2 ATPとCO₂、H₂Oを使い、カルバモイル燐酸シンターゼⅠで触媒されてカルバモイル化され、カルバモイル燐酸となる。

なお、同名のカルバモイル燐酸シンターゼⅡは、尿素回路では使用されない。

カルバモイルリン酸は肝細胞ミトコンドリア内にてオルニチンカルバモイルトランスフェラーゼで触媒され、オルニチンと縮合してシトルリンとなる。

このうち、オルニチンは尿素回路の一つ手前の物質で、肝細胞質で作られるが、この物質はミトコンドリア内膜を通過できる。

また、ここで作られたシトルリンもミトコンドリア内膜を通過して細胞質へと運ばれる。

シトルリンは、肝細胞質内にてアルギニノ琥珀酸シンターゼで触媒され、アスパラギン酸と縮合し、アルギニノ琥珀酸となる。この時ATPが1分子必要である。

このアスパラギン酸の出所は、TCA回路によって作られるオキサロ酢酸から作られたものである。更にこのTCA回路への物質供与は尿素回路と連動し、別の大きな回路構造を形成している。

アルギニノ琥珀酸は、肝細胞質内にてアルギニノ琥珀酸リアーゼで触媒され、アルギニノ琥珀酸のC-N結合が切断されてアルギニンとフマル酸となる。

このうち、アルギニンは尿素回路の次の段階5へ渡される。

一方、フマル酸はミトコンドリアに取り込まれて酵素フマラーゼで触媒され林檎酸となり、TCA回路に入りオキサロ酢酸となり、アスパラギン酸に変えられ段階3へと戻される。

アルギニンはアルギナーゼで触媒されて加水分解され、尿素とオルニチンとなる。

このオルニチンは段階2に戻され、もって回路構造を形成する。

尿素は血液中に流れ、腎臓で処理される。