尿素循環五步驟：CPS I、OTC 在粒線體；ASS、ASL、arginase 在細胞質。 6.4.1　為什麼要做尿素？ 胺基酸氮不能丟掉：要一條路把 NH₄⁺（毒）變成尿素（urea, 無毒, 水溶性, 可從尿排出）。 每一分子尿素含 2 個氮：一個來自 NH₄⁺（Glu 脫胺）、一個來自 aspartate。 發生地點：肝臟（少量腎臟）；跨粒線體 + 細胞質兩個區室。 6.4.2　五步驟 酵素 反應 位置 能量 1 Carbamoyl phosphate synthetase I（CPS I） NH₄⁺ + HCO₃⁻ + 2 ATP → carbamoyl-P + 2 ADP + Pi 粒線體基質 耗 2 ATP 2 Ornithine transcarbamoylase（OTC） Ornithine + carbamoyl-P → citrulline + Pi 粒線體基質 3 Argininosuccinate synthetase（ASS） Citrulline + Asp + ATP → argininosuccinate + AMP + PPi 細胞質 耗 1 ATP（實為 2 高能鍵，AMP + PPi） 4 Argininosuccinate lyase（ASL） Argininosuccinate → arginine + fumarate 細胞質 5 Arginase Arginine + H₂O → urea + ornithine 細胞質 能量總帳： 共耗 3 ATP，等於 4 個高能磷酸酯鍵（CPS I 用 2 ATP → 2 ADP 是 2 個高能鍵；ASS 用 1 ATP → AMP + PPi 是 2 個高能鍵；ATP→AMP 算 2 因為 PPi 再被 pyrophosphatase 立即水解）。 淨消耗 = 4 個高能磷酸酯鍵 / 1 個尿素：這是國考標準答案的寫法。 但 fumarate 回到 TCA 可再走 fumarate→malate→OAA 路徑，每個 OAA 經 malate dehydrogenase 產 1 NADH（≈2.5 ATP），部分抵銷尿素循環的能量成本。 6.4.3　CPS I vs CPS II（高頻陷阱） 項目 CPS I CPS II 位置 肝臟粒線體 所有細胞之細胞質 氮源 NH₄⁺ Glutamine 的醯胺基 用途 尿素合成 嘧啶合成（→ UMP） 調控 N-acetylglutamate（NAG）活化 受 UTP 抑制、PRPP 活化 N-acetylglutamate（NAG） 是 CPS I 絕對必需的別位活化劑，由 NAG synthase（Glu + acetyl-CoA）合成；NAG 缺乏造成與 CPS I 缺乏相同的高氨血症表現。 6.4.4　尿素循環障礙（UCD） 缺陷酵素 遺傳模式 臨床特點 CPS I AR 新生兒嚴重高氨血症 OTC（最常見 UCD） X-linked（唯一 X 連鎖） 尿中 orotic acid 排出增加（orotic aciduria；因 carbamoyl-P 溢出至細胞質做嘧啶） ASS / ASL / Arginase AR 對應中間物（citrulline、argininosuccinate、arginine）在血尿中累積 共同治療：低蛋白飲食 + benzoate（與 Gly 結合排出）/ phenylbutyrate（與 Gln 結合排出），繞道清氨。 6.4.5　「肝臟粒線體 vs 細胞質」完整定位 Glu 釋放 NH₄⁺ 的動作（GDH）發生在肝臟粒線體；尿素分子的最終生成（arginase）發生在肝臟細胞質。 小記：Heme synthesis、Urea cycle、Gluconeogenesis 都是粒線體 + 細胞質兩邊跑的代謝，助憶 HUG（Heme / Urea / Gluconeogenesis）。