脱アミノ
第二段階は第一段階の逆反応が起こり、αケト酸(2-オキソ酸)からアミノ酸が合成され、酵素が再生される。第二段階で使われる2-オキソ酸は主に2-オキソグルタル酸(またはオキサロ酢酸)で、合成されるアミノ酸はグルタミン酸(またはアスパラギン酸)である。つまり、アミノ酸から取り外されたアミノ基はほぼ、グルタミン酸またはアスパラギン酸のアミノ基になる。なお、グルタミン酸とアスパラギン酸はアスパラギン酸トランスアミナーゼによって相互変換される。
グルタミン酸は後述の酸化的脱アミノで尿素合成のためにアンモニアを放出して2-オキソグルタル酸に戻って再びアミノ転移される。