基作用被结合到α-酮戊二酸之上，并随着血液载到肝脏，在肝脏中氨进入尿素循环。α-酮戊二酸被转氨基化后与谷氨酰胺一起形成兴奋性神经递质谷氨酸。谷氨酸之后可被脱羧（需要维生素B）从而形成抑制性神经递质GABA。据报道，蛋白质摄入过多、接触铝过多、雷氏症候群、肝硬化以及尿素循环紊乱时会产生高氨或高氮素水平。
与氧分子的关系.在涉及到分子氧的氧化反应时，α-酮戊二酸以作为共底物的形式发挥重要作用。分子氧（O）在加氧酶的催化下直接氧化许多化合物以为生物体产生重要的产物，例如抗生素