苯丙氨酸是人体必需的氨基酸之一,在肝脏经苯丙氨酸羟化酶及其辅因子的作用,生成酪氨酸用以合成多巴胺,肾上腺素,去甲肾上腺素,神经递质及黑色素,也可进一步代谢生成尿黑酸进入三羧酸循环为机体提供能量.若苯丙氨酸羟化酶(或辅因子)缺乏或活性减低,致其主要代谢途径受阻.血液中游离苯丙氨酸浓度异常升高,次要代谢途径活跃,尿中苯丙酮酸增多,于是产生高苯丙氨酸血症及苯丙酮酸尿症.血液中升高的苯丙氨酸与其他氨基酸在进入神经细胞时竞争转运系统,致神经细胞内氨基酸不平衡,从而抑制蛋白质合成及神经突触的形成,造成大脑的不可逆性损害.经典苯丙酮酸尿症病人出生时很少有症状,在生后第一年的早期,患儿身体可有类似鼠尿的霉臭味.因苯丙氨酸的正常代谢产物酪氨酸减少,黑色素合成缺乏必要的原料,故患儿虹膜及皮肤色素很淡,黑发人种的患儿毛发多为棕黄或黄色.患儿一年以后出现明显智力障碍,不会走路及说话,癫痫样发作,多动或有攻击行为,此外还可出现多汗,流涎,震颤,小头畸型,牙釉质发育不良,生长速度减慢等.苯丙氨酸羟化酶辅因子再生系统有缺陷者神经系统症状更为严重,生后不久即可有吞咽困难,因而很难喂养.诊断出现典型症状后诊断不难,但往往已经为时过晚.为及时做出诊断,目前我国医院都对所有新生儿做高苯丙氨酸血症的新生儿筛选,且应在婴儿能摄入蛋白质(哺乳)后进行.PKU与其他类型高苯丙氨酸血症的鉴别靠苯丙氨酸食物耐量试验.辅因子缺陷型病例的诊断需更特异的方法.基因诊断技术的进步使本病在胎儿期的诊断成为可能。