合成1分子尿素需要消耗4分子ATP
尿素循环大致分为三步：
①在线粒体中，2ATP+NH3+CO2+水→2ADP+PPi+氨甲酰磷酸（在氨甲酰磷酸合成酶 I 下催化），氨甲酰磷酸在鸟氨酸转氨甲酰酶的催化下，将甲胺酰基转移给鸟氨酸形成瓜氨酸。
②瓜氨酸+天冬氨酸+ATP→精氨琥铂酸+AMP+PPi，精氨琥铂酸在酶的催化下形成精氨酸和延胡索酸，延胡索酸经过三羧酸循环变为草酰乙酸，草酰乙酸与谷氨酸经转氨基作用变为天冬氨酸和α-酮戊二酸，天冬氨酸在此称为氨基的供体。
③精氨酸+水→鸟氨酸+尿素。
从中可以看到消耗ATP的在第①②步，第②步中ATP转变为AMP，消耗了两个高能磷酸键，所以一般认为这里消耗了2分子ATP。综上所述，合成1分子尿素需要消耗4分子ATP
拓展：在脂肪酸的活化中同样存在这样的问题：脂肪酸+ATP+CoA→脂酰CoA+AMP+PPi，同理ATP转变为AMP，所以这里我们也认为在脂肪酸活化中消耗了2分子ATP。
尿素循环主要由5步反应构成，首先，氨与二氧化碳在氨甲酰磷酸合成酶的作用下生成氨甲酰磷酸，这一过程需要消耗2分子的ATP，之后，氨甲酰磷酸与鸟氨酸在鸟氨酸转氨甲酰酶作用下生成瓜氨酸。然后，瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶的作用下与天冬氨酸发生缩合反应，生成精氨琥珀酸，这一过程需要消耗一个ATP中的两个高能磷酸键。精氨琥珀酸可以裂解为精氨酸和延胡索酸，最后，精氨酸被精氨酸酶水解为尿素和鸟氨酸。经过这一循环生成尿素，相当于消耗了4个ATP。需要消耗3分子的ATP，4个高能磷酸键，原因如下：1.
生成一分子氨甲酰磷酸消耗2分子ATP：2ATP——>2ADP+2Pi，同时消耗两个个高能磷酸键（这个反应发生在线粒体中）
2.
由氨甲酰磷酸和鸟氨酸生成瓜氨酸去一个高能磷酸键，但不消耗ATP（这个反应发生在线粒体中）
3.
由瓜氨酸和天冬氨酸生成精氨琥珀酸消耗1分子ATP：ATP——>AMP+PPi，自然同时也消耗一个个高能磷酸键（这个反应发生在细胞质基质中）
综合上述，在鸟氨酸循环过程中,每合成1分子尿素需消耗3分子的ATP和4个高能磷酸键。
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