Enzymet glutamin syntetase (GS) katalyserer reaksjonen:
L-glutamat + NH4+ + ATP → L- glutamin + 2-oksoglutarat + ADP + Pi
Glutamin omsettes videre katalysert av enzymet glutamat syntetase (GOGAT):
L-gluatamin + 2-oksoglutarat + NADH + H+ → 2 L-glutamat + NAD+
GOGAT kan også bruke reduserte ferredoksin fra fotosyntesen som elektrondonor:
L-gluatamin + 2-oksoglutarat + ferredoksinredusert → 2 L-glutamat + ferredoksinoksidert
Deretter kan aminogruppen i glutamat flyttes over til ketosyrer og danne andre aminosyrer i aminosyrebiosyntese, katalysert av aminotransferaser.
Aspartat aminotransferase katalyserer en reaksjon med oksaloacetat fra sitronsyresyklus og glutamat fra ammoniumassimilasjonen, og danner aminosyren aspartat (asparaginsyre):
glutamat + oksaloacetat ⇔ aspartat + 2-oksoglutarat
Aminogruppen i glutamin kan overføres til aspartat og det blir dannet aminosyren asparagin, katalysert av asparagin syntetase med bruk av ATP:
glutamin + aspartat + ATP ⇔ asparagin + glutamat + AMP + PPi
I reaksjonen blir det dannet adenosinmonofosfat (AMP) og pyrofosfat, et difosfat (PPi)
Ammonium kan også bli assimilert via enzymet glutamat dehydrogenase (GDH):
NH4+ + 2-oksoglutarat + NAD(P)H + H+ ⇔ glutamat + NAD(P)+ + H2O
GDH finnes i mitokondriene hos alle eukaryoter