1、三羧酸循环
α-酮戊二酸是微生物三羧酸循环中重要的代谢中间产物，是连接细胞内碳-氮代谢的关键节点，在循环中的位置位于异柠檬酸之后以及琥珀酰辅酶A之前。在这一部位，回补反应可以通过自谷氨酸的转氨基作用产生α-酮戊二酸而达到补充此中间代谢产物的目的，通过谷氨酸脱氢酶作用于谷氨酸也可以达到这一目的。
2、生成氨基酸
谷氨酸在谷氨酰胺合酶的作用下可以生成谷氨酰胺，此酶使用一分子ATP以产生谷氨酰磷酸盐；这一中间产物被作为亲核试剂的氨攻击，从而形成谷氨酰胺与无机磷酸。
3、膳食补充品
α-酮戊二酸作为膳食补充品出售，商品名为AKG或a-KG，卖给健身爱好者或健美运动员，销售方声称这种物质可以提高训练顶峰时的表现。销售方声称这是基于“研究表明过多的氨可以结合到α-酮戊二酸上被带走以减少氨中毒带来的众多问题”。然而，表现出α-酮戊二酸可以减少氨中毒有效的唯一研究仅仅用于已进行血液透析的患者。
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