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  生物通常不能迅速方便的除去氨,必须将其转换为一些其他物质,如尿素或尿酸,它们毒性更小。尿素循环反应将含氮的代谢产物,主要是将毒性较强的氨,转为较为无害的尿素或尿酸,后者会通过肾随尿液排出。尿素循环的不足发生在某些遗传性疾病(遗传性代谢缺陷),并且发生在肝功能衰竭。肝功能衰竭的结果是含氮废物,主要是氨的积累,从而导致肝性脑病。

  尿素循环包含五个反应:2个在线粒体中,3个在细胞质中。循环转换两个氨基,一个来自NH和一个来自Asp,和一个从HCO来的碳原子,产生相对无毒的排泄产物尿素,在用掉四个“高能”磷酸键(3ATP水解成2ADP和1AMP)。  鸟氨酸是这些碳和氮原子的载体。  因此,尿素循环的总方程序为:  因为延胡索(fumarate)是通过从天冬氨酸(aspartate)除去NH(by means of reactions 3 and 4), 而且 PP + HO → 2 P,方程序可如下简化:

  产物是氨基甲酰磷酸,它将作为循环胞浆部分的原料。但线粒体膜上并不存在将它运输到胞浆的转运蛋白,所以氨基甲酰磷酸会通过鸟氨酸-瓜氨酸的转化,达到离开线粒体到达胞浆的目的。  这两种氨基酸都是非蛋白质alpha-L-氨基酸。两者的区别正是一个氨基甲酸残基。氨基甲酰磷酸脱磷酸候会被转到鸟氨酸上,产物是瓜氨酸。催化的酶是"氨甲酰基转移酶"(Ornithin-Carbamoyl-Transferase)。  瓜氨酸会通过"瓜氨酸转移酶"到达胞浆。

  瓜氨酸在胞浆会与天冬氨酸反应生成精氨基琥珀酸,催化的酶是精氨基琥珀酸合酶,反应消耗ATP。  精氨基琥珀酸分解成为延胡索酸和精氨酸,催化的酶是精氨基琥珀酸裂解酶。  在最后一步反应中,"精氨酸酶"催化精氨酸到鸟氨酸的反应。反应中消耗一分子水。
尿素循环(英语:Urea cycle),也称鸟氨酸循环(英语:Ornithine cycle)是许多哺乳类动物的一个生物化学反应过程,由氨(NH)生成尿素()。尿素循环将高毒性氨转化为尿素排泄。这是人们第一个发现的代谢循环(汉斯·克雷布斯(Hans Krebs)和Kurt Henseleit于1932年发现),比三羧酸循环的发现还早五年。