
【医】 ureagenetic; ureogenetic
【化】 ureogenesis
【医】 ureapoiesis; ureogenesis; ureopoiesis
尿素生成(Urea Synthesis),在生物化学领域特指生物体内将有毒的氨(NH₃)转化为尿素((NH₂)₂CO)的代谢过程。该过程主要发生在哺乳动物肝脏细胞的线粒体和胞质中,是氨解毒的核心途径,又称鸟氨酸循环(Ornithine Cycle)或尿素循环(Urea Cycle)。
尿素生成包含四个关键酶促反应步骤:
氨甲酰磷酸合成
线粒体内,氨与二氧化碳在氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPSⅠ) 催化下生成氨甲酰磷酸(Carbamoyl Phosphate)。
$$ce{2ATP + CO2 + NH3 + H2O -> Carbamoyltext{-}P + 2ADP + P_i}$$ 此步消耗2分子ATP,为限速步骤。
瓜氨酸合成
氨甲酰磷酸与鸟氨酸(Ornithine)在鸟氨酸氨甲酰转移酶(OTC) 作用下生成瓜氨酸(Citrulline),后者转运至胞质。
精氨琥珀酸生成
胞质中,瓜氨酸与天冬氨酸在精氨琥珀酸合成酶(ASS) 催化下形成精氨琥珀酸(Argininosuccinate),消耗ATP生成AMP+PPi。 $$ce{Citrulline + Aspartate + ATP -> Argininosuccinate + AMP + PP_i}$$
尿素释放
精氨琥珀酸经精氨琥珀酸裂解酶(ASL) 分解为精氨酸(Arginine)和延胡索酸。精氨酸在精氨酸酶(Arginase) 作用下水解为尿素和鸟氨酸,完成循环。
中文 | 英文 |
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尿素生成 | Urea Synthesis |
鸟氨酸循环 | Ornithine Cycle |
氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ | Carbamoyl Phosphate Synthetase I |
精氨酸酶 | Arginase |
高氨血症 | Hyperammonemia |
尿素生成是指通过化学或生物代谢途径产生尿素(化学式CO(NH₂)₂)的过程,主要分为生物代谢和工业合成两种方式:
来源与意义
哺乳动物通过蛋白质代谢产生尿素,这是体内排氨的主要途径。尿素的形成可避免氨(NH₃)在体内积累,因其具有神经毒性。
生成步骤
排泄
生成的尿素通过血液运输至肾脏,经肾小球滤过后随尿液排出。
基本原理
工业上以液氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)为原料,在高温高压下分两步反应合成尿素:
生产工艺
转化率与优化
合成工序的二氧化碳转化率约50%–75%,需通过控制温度、压力及催化剂活性提高效率。
如需进一步了解生产工艺或代谢细节,可参考相关专业文献或行业标准。
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