解答と解説

　尿素は生体内の蛋白質が分解され，アミノ酸を経て最終代謝産物として生成されます．尿素回路は肝細胞のミトコンドリアと細胞質に存在し，オルニチンサイクルとも呼ばれています．生体内のアミノ酸分解により生じたアンモニアはpHを上昇させ代謝障害を起こすため，各組織ではグルタミンやアラニンに変換し肝臓に運び，尿素にする必要があります（問題2）．アミノ酸の分解速度が上昇すると，カルバモイルリン酸合成酵素-1（調節酵素，アロステリック酵素）が活性化し，結果的に尿素サイクルが活性化することになります．

　尿素回路の最終段階にて，アルギニンがアルギナーゼにより加水分解され尿素とオルニチンとなり，アンモニアは無毒化されます（問題1）．尿素回路では1分子の尿素を生成するのに，見かけ上3ATP（実質4ATP）を消費しています．