植物体内的氨参与有机氮化物形成的过程。氮同化产物再经由其他生化反应可以形成多种氨基酸，进而合成蛋白质和其他高分子氮化物。氨同化作用不仅是植物氮代谢过程的重要环节，在动物氮营养中也占有重要地位。由于氨同化作用在生物界的特殊意义，长期以来，对氨同化的代谢途径，参与反应的酶类，以及影响氨同化的因子进行了多方面探讨，取得了重要进展。

包括谷氨酰胺和谷氨酸的合成，酮酸的还原氨基化作用，延胡索酸的直接氨基化作用以及氨基甲酰磷酸的形成等。高等植物直接将氨转化成有机物的基本途径有二：

谷氨酸脱氢酶途径

谷氨酸脱氢酶（GDH）催化α-酮戊二酸（α-kg）的还原氨基化作用。反应过程需要还原态二磷酸吡啶核苷酸（NADH）或还原态三磷吡啶核苷酸（NADPH）参加，反应过程是可逆的，即也可催化谷氨酸（Glu）的分解反应。

氨同化作用

上述反应曾经被认为是高等植物氨同化的主要途径。自20世纪70年代中期谷氨酸合酶在高等植物中发现后，上述看法已有所修正。

谷氨酰胺合成酶—谷氨酸合成酶途径

这一途径是高等植物氨同化的主要途径。它是由两种密切联系的酶即谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合酶（GOGAT）共同催化完成的。GS所催化的是一种典型合成反应。所需能量由腺苷三磷酸（ATP）供应，并有活化剂Mg²⁺或Mn²⁺参加，反应产物是谷氨酰胺（Gln）以及腺苷二磷酸（NAD）和无机磷酸（Pi）。反应如下：

氨同化作用

GOGAT所催化的反应是一种移换反应，所需能量在绿色细胞中由还原态铁氧还素（Fdred）提供，在非绿色细胞中则由NADH或NADPH提供。反应过程如下：

氨同化作用

GDH广泛分布于植物的各种组织中，主要存在于根系和叶片的线粒体内。叶绿体中的GDH的水平是低的。根据对供氢体需求的不同。GDH可以分为需要NADH或NADPH的2种类型。前者的活力较后者强10倍。从豌豆根系中分离提纯的GDH的分子量为238，800。有关酶动力学的研究表明GDH对NH₃的亲和力是低的，多数资料报导GDH对NH₃的米氏常数（Km值）高达5.2—7.0mM，在植物细胞中氨的生理浓度往往较低。GDH催化这一过程的反应速率也是低的。70年代以后高等植物体内的GDH的生理功能被认为可能主要在于促成谷氨酸的分解代谢，和在高浓度NH₃下的解毒作用。改变了过去认为GDH所催化的反应是谷氨酸合成的主要途径的观点。

植物的叶片、根系和种子中存在着GS-GOGAT酶系统已得到确认，通常叶片的酶活力比根系高得多。酶的亚细胞研究定位表明这一系统存在于细胞溶质、前质体和叶绿体中，对C₄-植物的研究也说明多数GOGAT和亚硝酸还原酶（NiR）、硝酸还原酶（NR）一起存在于叶肉细胞中，这些资料为光合氨同化的存在提供了证据。GS是催化α-kg和NH₃起合成反应的酶，ATP为合成反应提供能量。来源于不同植物组织的GS的分子量在330.000—376.000范围，GOGAT是催化L-Gln和α-kg之间的氨基移换的酶类。来源于苜蓿的GOGAT的分子量为150.000。这一酶系统具有较强的专一性，如GOGAT只能作用谷氨酰胺，不能作用于天门冬酰胺。同样的只能以α-酮戊二酸，不能以草酰乙酸，丙氨酸或乙醛酸作为氨基受体。从动力学研究中证实，这一酶系统对底物的亲和力是强的，GS对NH₃的Km值一般多在10^-5—10^-4mol GOGAT对L-Gln的Km值约330μm。酶对底物的浓度要求符合细胞的正常生理状态，酶催化反应速率也较快。因此，这一酶系统被认为是高等植物氨同化的主要途径。在GS和GOGAT的协同作用下形成谷氨酸合成循环（见图）使反应得以不断进行。

光照条件，能荷状况，碳源供应，无机营养，pH变化，基质供应和产物数量等因子都会影响氨同化作用的进行。光照对氨同化的调节控制具有强烈效应，植株在黑暗条件下酶活力很低，光照后酶活力很快升高。光照不仅对酶具有活化效应，也为有机氮的形成提供必要的碳架。光照还影响到氨同化过程的能量供应，尤其对叶绿体中光合氨同化（见硝酸盐还原作用）影响更大，Fd-GOGAT催化反应所必需的Fdred直接来源于光系统Ⅰ。在非光合细胞中呼吸作用调节着细胞的能荷状态，根组织中¹⁵NH⁺₄掺入有机氮过程受到呼吸强度的显著影响。无机营养一方面能够通过直接的离子效应，例如Mg²⁺和Mn²⁺作为酶的活化剂，直接影响氨同化过程。另一方面无机营养通过对植株生长代谢的效应，间接产生对氨同化的影响。pH变化对氨同化也有一定影响，氨同化的最适pH值常随其他因素的改变而改变，例如当参与反应的金属离子为Mg²⁺时最适pH为8.0，为Mn²⁺时最适pH为5.0。反应产物对氨同化的反馈抑制作用也是明显的，作为反应产物的谷氨酸能与谷氨酰胺竞争GOGAT，表现出竞争性抑制作用。同样地谷氨酰胺含量的增加对GS也具有反馈抑制效应。

谷氨酸合成循环