Umożliwia usunięcie z organizmu toksycznego jonu NH4+, który powstaje podczas deaminacji aminokwasów. Wytwarzanie mocznika zachodzi w komórkach wątroby, gdzie NH4+ze względu na swoją toksyczność dostarczany jest po jego wcześniejszym związaniu z glutaminianem lub pirogronianem (tworzą się wówczas odpowiednio aminokwasy glutamina, względnie alanina). W cyklu biorą udział aminokwasy: ornityna, cytrulina i arginina.
Jon NH4+ włączany jest do cyklu po jego związaniu z CO2 i H2O jako tzw. karbamylofosforan.
Cykl mocznikowy
Najpierw karbamylofosforan reaguje z ornityną, w wyniku czego powstaje cytrulina, która z kolei reaguje z asparaginianem. Dalsze przemiany prowadzą do wytworzenia argininy oraz związku o nazwie fumaran, który zostaje włączony w cykl Krebsa. Natomiast z argininy, po jej hydrolizie tworzy się mocznik oraz ornityna. Mocznik zostaje usunięty z organizmu, a ornityna włącza się w kolejny cykl. Synteza mocznika jest procesem silnie endoergicznym – zużywane są cztery wiązania wysokoenergetyczne z ATP obecne w 3 cząsteczkach.
Niektóre zwierzęta (np. owady, ptaki, gady) przetwarzają jony NH4+ na mniej toksyczny i trudno rozpuszczalny w wodzie kwas moczowy.