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  生物通常不能迅速方便的除去氨,必須將其轉換為一些其他物質,如尿素或尿酸,它們毒性更小。尿素迴圈反應將含氮的代謝產物,主要是將毒性較強的氨,轉為較為無害的尿素或尿酸,後者會通過腎隨尿液排出。尿素迴圈的不足發生在某些遺傳性疾病(遺傳性代謝缺陷),並且發生在肝功能衰竭。肝功能衰竭的結果是含氮廢物,主要是氨的積累,從而導致肝性腦病。

  尿素迴圈包含五個反應:2個線上粒體中,3個在細胞質中。迴圈轉換兩個氨基,一個來自NH和一個來自Asp,和一個從HCO來的碳原子,產生相對無毒的排洩產物尿素,在用掉四個“高能”磷酸鍵(3ATP水解成2ADP和1AMP)。  鳥氨酸是這些碳和氮原子的載體。  因此,尿素迴圈的總方程式為:  因為延胡索(fumarate)是通過從天冬氨酸(aspartate)除去NH(by means of reactions 3 and 4), 而且 PP + HO → 2 P,方程式可如下簡化:

  產物是氨基甲醯磷酸,它將作為迴圈胞漿部分的原料。但線粒體膜上並不存在將它運輸到胞漿的轉運蛋白,所以氨基甲醯磷酸會通過鳥氨酸-瓜氨酸的轉化,達到離開線粒體到達胞漿的目的。  這兩種氨基酸都是非蛋白質alpha-L-氨基酸。兩者的區別正是一個氨基甲酸殘基。氨基甲醯磷酸脫磷酸候會被轉到鳥氨酸上,產物是瓜氨酸。催化的酶是"氨甲醯基轉移酶"(Ornithin-Carbamoyl-Transferase)。  瓜氨酸會通過"瓜氨酸轉移酶"到達胞漿。

  瓜氨酸在胞漿會與天冬氨酸反應生成精氨基琥珀酸,催化的酶是精氨基琥珀酸合酶,反應消耗ATP。  精氨基琥珀酸分解成為延胡索酸和精氨酸,催化的酶是精氨基琥珀酸裂解酶。  在最後一步反應中,"精氨酸酶"催化精氨酸到鳥氨酸的反應。反應中消耗一分子水。
尿素迴圈(英語:Urea cycle),也稱鳥氨酸迴圈(英語:Ornithine cycle)是許多哺乳類動物的一個生物化學反應過程,由氨(NH)生成尿素()。尿素迴圈將高毒性氨轉化為尿素排洩。這是人們第一個發現的代謝迴圈(漢斯·克雷布斯(Hans Krebs)和Kurt Henseleit於1932年發現),比三羧酸迴圈的發現還早五年。