谷氮酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）是催化谷氨酸和銨根合成谷氨胺反應的酶。這一反應消耗腺苷三磷酸，并要求鎂或錳離子參與。谷氨酰胺又是植物貯存氮素的一個重要形式。在植物體內離子濃度高時，谷氨酰胺大量合成，可防止銨離子積累中毒。谷氨酰胺合成酶的活力是衡量植物氮素同化水平的一項重要生理指標。
物質種類
谷氨酰胺合成酶可分為三大類：
GSI：分布于原核生物。
GSIII：目前只在少量的細菌中有發現，如脆弱類桿菌和溶纖維丁酸弧菌。
而在維管植物的種子、葉、根、根瘤和果實等器官中就分布著多種GS的同工酶，分為GS1、GS2、GSx三類：
GS1：胞質型GS或胞液型GS，由3-5個核基因編碼；主要參與種子萌發時儲存氮源的轉運及葉片衰老時氮源的轉移再利用。
GSra
GSrb
GS2：質體型GS或葉綠體型GS，由1個核基因編碼；主要參與光呼吸以及硝酸還原產生的氨的同化過程。
GSx：通常含量較少。
化學性質
作用原理
這一反應消耗腺三磷酸，并要求鎂或錳離子參與。谷氨酰胺可進一步作為氨的供體，通過谷氨酸合成酶的作用，與口一戊二酸反應生成谷氨酸。這是維管植物中無機氮轉變為有機氮的一條主要途徑。谷氨酰胺又是植物貯存氮素的一個重要形式。在植物體內銨離子濃度高時，谷氨酰胺大量合成，可防止銨離子積累中毒。
谷氨酰胺這種氨基酸，不僅被細胞用來合成蛋白質，也是用來運輸氨的。自由的銨離子對生物有毒性，在血液中不能太多，但是一些生物過程又會產生游離的銨離子；所以就讓谷氨酰胺來運輸這些銨根。當細胞需要運輸多余的銨離子的時候，就用銨離子和谷氨酸來合成谷氨酰胺，同時消耗atp。谷氨酰胺合成酶催化的就是這個反應。這個反應分成兩步進行，酶先讓ATP和谷氨酸反應，生成γ-谷氨酰磷酸；接著銨離子上來，替換掉磷酸。在維管植物的研究中，GS也常被定義為植物氨同化所必需的酶。人谷氨酰胺合成酶叫做hGS。
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