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脯氨酸是从氨基酸L-谷氨酸中生物合成的。谷氨酸-5-半醛首先由谷氨酸5-激酶（依赖于ATP）和谷氨酸-5-半醛脱氢酶（需要NADH或NADPH）形成。然后它可以自发环化形成1-吡咯啉-5-羧酸，其被吡咯啉-5-羧酸还原酶（使用NADH或NADPH）还原为脯氨酸，或通过鸟氨酸氨基转移酶转化为鸟氨酸，然后通过鸟氨酸环脱氨酶环化形成脯氨酸。
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