La glutammina sintetasi forma la glutammina che trasporta ammoniaca attraverso il sangue

Nella maggior parte degli animali l'ammoniaca in eccesso viene convertita in un composto non tossico per essere trasportata per via ematica dai tessuti extraepatici al fegato e poi ai reni. Il glutammato viene sostituito dalla L-glutammina nelle funzioni di trasportatore.

In molti tessuti, l'ammoniaca viene legata enzimaticamente al glutammato per formare la glutammina in una reazione catalizzata dalla glutammina sintetasi. La reazione richiede ATP ed avviene in due tappe.

Dapprima il glutammato reagisce con ATP formando ADP e γ-glutammil fosfato; successivamente quest'ultimo reagisce con l'ammoniaca, producendo glutammina e fosfato inorganico.

1. L-glutammato + ATP --glutammina sintetasi--> ADP + γ-glutammil fosfato
2. γ-glutammil fosfato + NH4+ --glutammina sintetasi--> L-glutammina + Pi 

La glutammina rappresenta la principale forma di trasporto non tossica dell'ammoniaca, ed è presente in circolo in maggiore quantità rispetto agli altri amminoacidi.

Nella maggior parte degli animali terrestri la glutammina in eccesso rispetto a quella necessaria alla biosintesi (quale fonte di gruppi amminici) è trasportata per via ematica al fegato e ai reni per essere modificata. L'azoto amidico viene rilasciato sotto forma di ammoniaca a livello dei mitocondri epatici e renali, dove l'enzima glutamminasi converte la glutammina in glutammato e NH4+.

L-glutammina + H2O --glutamminasi--> L-glutammato + NH4+

Nel fegato questa reazione rappresenta una fonte di ammoniaca, che dovrà essere eliminata tramite il ciclo dell'urea.

Il glutammato prodotto nel fegato viene trasformato dalla glutammato deidrogenasi, rilasciando altra ammoniaca e producendo scheletri carboniosi utilizzati come combustibili.

I reni, in condizioni normali, ricevono poca glutammina dal sangue, ma in condizioni di acidosi metabolica la quantità di glutammina da metabolizzare aumenta.

L'NH4+ liberata dalla glutamminasi e dalla glutammato deidrogenasi viene escreta direttamente nelle urine. Nel rene, l'NH4+ forma sali con gli acidi metabolici, facilitando il loro trasferimento nelle urine.

La decarbossilazione dell'α-chetoglutarato nel ciclo di Krebs produce il bicarbonato, che tampona il pH acido del plasma.

Tutti questi effetti del metabolismo della glutammina nei reni, neutralizzano l'acidosi.

Qui sono descritte le reazioni di transamminazione.
Il ciclo del glucosio-alanina è descritto in questo post.