在微生物中，GABA代謝是通過GABA支路完成的，利用微生物體內(nèi)較高的GAD活性，將Glu脫羧形成 GABA，然后在GABA-T、SSADH作用下，GABA進(jìn)入下游的分解過程生成琥珀酸半醛、琥珀酸參與微生物的生理代謝。微生物富集GABA就是通過對培養(yǎng)基的優(yōu)化以及菌株的改良使其具有較高的GAD活性，增加GABA合成率，降低分解率來實(shí)現(xiàn)的。大量研究已證明GAD在原核到真核微生物中都有存在，此外，利用微生物中的GAD脫羧形成GABA不受資源、環(huán)境和空間的限制，與其他方法相比具有顯著的優(yōu)勢。

GABA長久以來被認(rèn)為與植物多種應(yīng)激和防御系統(tǒng)有關(guān)。GABA會隨著植物受到刺激而升高，被認(rèn)為是植物中響應(yīng)于各種外界變化、內(nèi)部刺激和離子環(huán)境等因素如pH、溫度、外部天敵刺激的一種有效機(jī)制。GABA還可以調(diào)節(jié)植物內(nèi)環(huán)境如抗氧化、催熟、保鮮植物等作用。近年來GABA在植物中也被發(fā)現(xiàn)作為信號分子在植物中傳遞擴(kuò)大信息。GABA曾在大豆、擬南芥、茉莉、草莓等植物中相繼發(fā)現(xiàn)。低濃度的GABA有助于植物生長發(fā)育，高濃度下又會起相反的作用。

低pH下GABA會在細(xì)胞內(nèi)快速增加，這種GABA的積累在微生物和動物中也存在。植物在酸性pH下細(xì)胞內(nèi) H+隨之升高，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)GABA含量增加。該GABA的合成過程消耗H+，使得細(xì)胞內(nèi)酸化得到緩解。在微生物中也存在這種快速的反應(yīng)機(jī)制，在產(chǎn)生GABA的同時(shí)，會增加質(zhì)子呼吸鏈復(fù)合物的表達(dá)，促進(jìn)ATP合成。并且上調(diào) F1F0-ATP水解酶活性，促進(jìn)酸性條件下ATP依賴的H+排出過程。在動物中，細(xì)胞也會向外排出GABA和谷氨酸以此來改變細(xì)胞外環(huán)境的pH。更重要的是，GABA在生理環(huán)境下為兩性離子，因此在酸堿調(diào)節(jié)中發(fā)揮著一定作用。
GABA有助于植物對外界天敵的防御。當(dāng)昆蟲取食時(shí)由于植物受傷導(dǎo)致細(xì)胞破裂和組織受傷，這種機(jī)械切割會刺激植物中Ca2+的增加，植物在Ca2+刺激下分泌GABA作為一種抵御昆蟲取食的措施。在此過程中不存在茉莉酸類信號參與GABA的積累。昆蟲存在離子型GABA受體，其中果蠅的GABA門控氯離子通道亞基RDL（resistant to dieldrin）是許多殺蟲劑藥物的作用靶標(biāo)。GABA誘導(dǎo)使得GABA受體的單電流降低。具體為GABA在無脊椎動物中通過GABA受體門控的氯離子通道起作用，與大多數(shù)殺蟲劑相同，通過GABA受體氯離子通道，使Cl－在電化學(xué)梯度的驅(qū)使下流向下游，導(dǎo)致質(zhì)膜超極化，并抑制昆蟲取食。而在過量表達(dá)GABA的煙草植物中，接種北方線蟲，發(fā)現(xiàn)其雌性成年線蟲的繁殖能力整體下降，這種方式可以使植物達(dá)到防御天敵的效果。在對女貞子被草食女娥幼蟲取食過程中，發(fā)現(xiàn)女貞子會降低自身賴氨酸活性使得蛋白質(zhì)無營養(yǎng)，而女娥幼蟲在此期間會分泌甘氨酸、β-丙氨酸、胺等分子抑制植物賴氨酸的減少，這種植物與草食昆蟲的交流過程也證明了GABA作為信號分子的功能。