(一)发病原因
本病属常染色体隐性遗传性疾病，系苯丙氨酸代谢途径中酶的缺陷所致。
(二)发病机制
苯丙氨酸(phenylalanine，Phe)是人体必需氨基酸，食入体内的Phe一部分用于蛋白质的合成，一部分通过苯丙氨酸羟化酶作用转变为酪氨酸，仅有少量的Phe经过次要的代谢途径在转氨酶的作用下转变成苯丙酮酸。
苯丙氨酸羟化酶
PKU是因苯丙氨酸羟化酶(phenylalanine hydroxylase，PAH)基因突变导致PAH活性降低或丧失，Phe在肝脏中代谢紊乱所致，PKU患者苯丙氨酸羟化酶缺乏，酪氨酸及正常代谢产物减少，血Phe含量增加，刺激转氨酶发育，次要代谢途径增强，生成苯丙酮酸，苯乙酸和苯乳酸，并从尿中大量排出，故称苯丙酮尿症，苯乳酸使患儿尿液具有特殊的鼠尿臭味，高浓度的Phe及其异常代谢产物抑制酪氨酸酶，使黑色素合成障碍，Phe增高影响脑发育，导致智能发育落后及出现小头畸形，抽搐痉挛等神经系统症状。
遗传特点
①患儿父母都是致病基因携带者(杂合子);②患儿③患儿母亲每次生育有1/4可能为PKU患儿;④近亲结婚的子女发病率较一般人群为高。人类PAH基因位于第12号染色体上(12q22～12q24.1)，PAH基因全长约90kb，有13个外显子和12个内含子，外显子长度在57～892bp之间，成熟mRNA约2.4kb，编码451个氨基酸，内含子长度为1～23kb不等，随着分子生物学技术的发展，北京，上海等地已经开展用单链构型多态性分析(SSCP)，变性梯度凝胶电泳(DGGE)，温度梯度凝胶电泳(TGGE)，点杂交及DNA序列分析等技术对PKU病人进行基因分析，在中国人群中发现了30种以上基因突变，发现外显子7和12的突变占的比例相对较高，其中有一些是中国人特有的突变体，这些基因突变分别导致氨基酸置换，翻译提早终止，mPNA剪切异常，阅读框架移位等。
