1.尿素循環 體內氨基酸分解而產生的氨，以及由腸管吸收的氨，是體液的正常成分，但過量的氨具有神經毒性。人體對氨的主要解毒方式是在肝內將氨合成尿素，再隨尿排出。合成尿素的代謝途徑稱為尿素循環(urea cycle)。通過尿素循環和其他解毒方式，血氨得以維持于正常水平，一般為27～82μmol/L(50～130μg/dl)。尿素循環必須有6種酶的參與(圖1)：
(1)形成氨甲酰磷酸：首先，在線粒體內，氨與CO2在氨甲酰磷酸合成酶(carbamyl phosphate synthetase,CPS)和變構激活因子N-乙酰谷氨酸的作用下形成氨甲酰磷酸。
(2)合成瓜氨酸：氨甲酰磷酸在鳥氨酸氨甲酰基轉移酶(ornithine transcarbamoylase，OTC)的作用下與鳥氨酸縮合成瓜氨酸，然后通過線粒體膜進入細胞質。
(3)形成精氨酰琥珀酸：在細胞質中，瓜氨酸和天冬氨酸經由精氨酰琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase，AS)的作用形成精氨酰琥珀酸。
(4)分解成為精氨酸和延胡索酸：精氨酰琥珀酸由精氨酰琥珀酸裂解酶(argininosuccinase，AL)分解成為精氨酸和延胡索酸。
(5)分解成鳥氨酸和無毒尿素：然后，精氨酸酶(arginase，ARG)將精氨酸分解成鳥氨酸和無毒尿素，前者又被轉化為瓜氨酸，后者由腎排出。
(6)N-乙酰谷氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthetase，NAGS)：尿素循環所需的N-乙酰谷氨酸(NAG)系由谷氨酸和乙酰輔酶A經過N-乙酰谷氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthetase，NAGS)催化而成。
2.酶缺陷 當該循環中某一種酶有先天性缺陷時，由氨合成尿素的過程發生障礙，游離的氨蓄積體內，形成高氨血癥，臨床上表現為嚴重的腦功能障礙。