**วัฏจักรยูเรีย** (อังกฤษ: urea cycle) หรือ**วัฏจักรออร์นีไธน์** (อังกฤษ: ornithine cycle) เป็นวัฏจักรที่ประกอบด้วยปฏิกิริยาชีวเคมีที่ผลิตยูเรีย (NH2)2CO จากแอมโมเนีย (NH3) วัฏจักรนี้พบในชิ่งมีชีวิตยูเรออเทลิก (ureotelic; สิ่งมีชีวิตที่ขับถ่ายไนโตรเจนในรูปของยูเรีย) โดยวัฏจักรยูเรียจะเปลี่ยนแอมโมเนียซึ่งมีความเป็นพิษสูงไปเป็นยูเรียเพื่อนำไปขับถ่าย วัฏจักรนี้เป็นวัฏจักรเมตาบอลิกแรกที่ถูกค้นพบ (โดยฮานส์ เครบส์ และ เคิร์ท เฮนเซเลท ในปี 1932) ห้าปีก่อนหน้าการค้นพบวัฏจักรกรดซิตริก ต่อมาวัฏจักรยูเรียได้มีการอธิบายลงรายละเอียดเพิ่มเติมในภายหลังโดยแรทเนอร์ (Ratner) และคอเฮ็น (Cohen) วัฏจักรยูเรียเกิดขึ้นหลัก ๆ ในตับ และบ้างในไต

หน้าที่
-------

คาทาบอลิสซึมของกรดอะมิโนให้ขอเสียเป็นแอมโมเนีย สัตว์ทุกชนิดจำเป็นต้องหาวิธีในการขับถ่ายสิ่งนี้ออก สัตว์น้ำส่วนใหญ่หรือสิ่งมีชีวิตแอมโมโนเทลิก (ammonotelic) ขับถ่ายแอมโมเนียออกโดยตรงโดยไม่ต้องเปลี่ยนเป็นสารอื่นก่อน สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถกำจัดไนโตรเจนในรูปแอมโมเนียได้อย่างง่ายดายและปลอดภัยจะแปลงแอมโมเนียเป็นสารที่เป็นพิษต่ำกว่า เช่น ยูเรีย หรือ กรดยูริก ผ่านวัฏจักรยูเรีย ที่เกิดขึ้นหลัก ๆ ภายในตับ ยูเรียที่ผลิตโดยตับนั้นจะถูกปล่อยเข้ามาในกระแสเลือดและส่งต่อไปยังไตและในที่สุดจะถูกขับถ่ายออกในปัสสาวะ วัฏจักรยูเรียจึงจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้ เพราะหากไนโตรเจนหรือแอมโมเนียไม่ถูกกำจัดออกอาจเป็นภัยร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ ในสปีชีส์เช่นนกและแมลงส่วนใหญ่นั้นแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นกรดยูริกหรือตู่เบสของกรดยูริก (เกลือยูเรต; urate salt) ที่ซึ่งจะขับถ่ายออกในรูปของแข็ง

ปฏิกิริยา
---------

กระบวนการทั้งหมดเป็นการแปลงหมู่อะมิโนสองหมู่ จาก NH+  
4 และจาก แอสปาร์เตต กับอะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอมจาก HCO−  
3 ให้กลายเป็นผลผลิตสำหรับขับถ่ายที่ไม่มีความพิษสูง ยูเรีย โดยใช้พลังงานจากพันธะฟอสเฟตพลังงานสูง (ATP 3 โมเลกุล ซึ่งจะถูกไฮโดรไลส์เป็น ADP 2 โมเลกุล และ AMP 1 โมเลกุล) การแปลงจากแอมโมเนียเป็นยูเรียนี้เกิดขึ้นผ่านห้าขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการนำแอมโมเนียเข้าในวัฏจักร ส่วนอีกสี่ั้นนั้นคือวัฏจักรยูเรียสี่ขั้นตอน ในการเข้าสู่วัฏจักร แอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นคาร์บอมิลฟอสเฟต (carbamoyl phosphate) วัฏจักรยูเรียนั้นประกอบด้วยปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เร่งสี่ปฏิกิริยา ซึ่งเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียหนึ่งขั้นและอีกสามขั้นเกิดในไซโทซอลของเซลล์

ปฏิกิริยาในวัฏจักรยูเรีย| ขั้นที่ | สารตั้งต้น | ผลิตภัณฑ์ | ตัวเร่งและเอนไซม์ | สถานที่
  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1
  | NH3 + HCO−3 + 2ATP | carbamoyl phosphate + 2ADP + Pi | CPS1 | ไมโทคอนเดรีย
  |
| 2
  | carbamoyl phosphate + ornithine | citrulline + Pi | OTC, สังกะสี, ดีบุกทางชีวภาพ (biotin) | ไมโทคอนเดรีย
  |
| 3
  | citrulline + aspartate + ATP | argininosuccinate + AMP + PPi | ASS | ไซโทซอล
  |
| 4
  | argininosuccinate | arginine + fumarate | ASL | ไซโทซอล
  |
| 5
  | arginine + H2O | ornithine + urea | ARG1, manganese | ไซโทซอล |

> 
> **ปฏิกิริยาในวัฏจักรยูเรีย**
> 
> 1 L-ornitine  
> 2 carbamoyl phosphate  
> 3 L-citrulline  
> 4 argininosuccinate  
> 5 fumarate  
> 6 L-arginine  
> 7 urea  
>  L-Asp L-aspartate  
> CPS-1 carbamoyl phosphate synthetase I  
> OTC Ornithine transcarbamoylase  
> ASS argininosuccinate synthetase  
> ASL argininosuccinate lyase  
> ARG1 arginase 1
> 
> 
>

ความเกี่ยวโยงกับวัฏจักรกรดซิตริก
--------------------------------

วัฏจักรยูเรียและวัฏจักรกรดซิตริกนั้นเป็นอิสระต่อกันแต่มีความเกี่ยวโยงกัน หนึ่งในไนโตรเจนในวัฏจักรยูเรียนั้นได้รับมาจากกระบวนการทรานสะมีเนชัน (transamination) ของออกซาโลอะซีเตต (oxaloacetate) ไปเป็นแอสปาร์เตต (aspartate) ส่วนฟูมาเรต (fumarate) ที่ผลิตในขั้นที่สามของวัฏจักรยูเรียนั้นยังคงเป็นสารมัธยันตร์ (intermediate) ในวัฏจักรกรดซิตริกและกลับคืนไปยังวัฏจักรนั้น

ความผิดปกติที่เกี่ยวข้อง
------------------------

### รายชื่อโรคเดี่ยว

* ภาวะบกพร่องเอนไซม์ N-Acetylglutamate synthase (NAGS)
* ภาวะบกพร่องเอนไซม์ Carbamoyl phosphate synthetase (CPS)
* ภาวะบกพร่องเอนไซม์ Ornithine transcarbamoylase (OTC)
* Citrullinemia Type I (ภาวะบกพร่องเอนไซม์ argininosuccinic acid synthase)
* Argininosuccinic aciduria (ภาวะบกพร่องเอนไซม์ argininosuccinic acid lyase)
* Argininemia (ภาวะบกพร่องเอนไซม์ arginase)
* กลุ่มอาการ Hyperornithinemia, hyperammonemia, homocitrullinuria (HHH) (ภาวะบกพร่องตัวขนส่ง ornithine ในไมโทคอนเดรีย)

ภาพเพิ่มเติม
------------

* วัฏจักรยูเรียวัฏจักรยูเรีย
* วัฏจักรยูเรีย (ลงสี)วัฏจักรยูเรีย (ลงสี)

อ้างอิง
-------

1. 1 2 3  Cox, Michael (2013-01-01). *Lehninger Principles of Biochemistry*. Freeman. ISBN 9781429234146. OCLC 901647690.
2. ↑
3. 1 2  Shambaugh, G. E. (1977-12-01). "Urea biosynthesis I. The urea cycle and relationships to the citric acid cycle". *The American Journal of Clinical Nutrition*. **30** (12): 2083–2087. doi:10.1093/ajcn/30.12.2083. ISSN 0002-9165. PMID 337792.

แหล่งข้อมูลอื่น
---------------

* ตรรกะทางเคมีเบื้องหลังวัฏจักรยูเรีย (ภาษาอังกฤษ)
* *นิวโรเคมีพื้นฐาน* - ความผิดปกติเกี่ยวกับกรดอะมิโน (ภาษาอังกฤษ)