甜菜碱又名三甲基甘氨酸， 分子式为C5H11NO2， 分子量117.15，属季胺类生物碱。甜菜碱纯品为白色晶体，有甜味和特殊的蛋白质味，甜菜碱的分子结构具有独特性，一是电荷在分子内的分布呈中性，二是它含有三个活性甲基，这种结构上的特殊性决定了甜菜碱的性质和在动物营养代谢上的独特功能。

甲基是动物体内各种物质代谢不可缺少的重要物质，动物本身几乎不能合成甲基，必须由饲料供给。甜菜碱是有效的甲基供体，它的三个甲基基团都可作为有效的活性甲基。其中一个使高半胱氨酸甲基化，形成内源蛋氨酸和二甲基苷氨酸，内源蛋氨酸通过形成Ｓ－腺苷蛋氨酸释放甲基，二甲基甘氨酸通过释放甲基形成５－甲基四氢叶酸，而５－甲基四氢叶酸又是高半胱氨酸合成蛋氨酸的甲基供体。甜菜碱就是通过甜菜碱－高半胱氨酸甲基转移反应，参与蛋白质、脂肪等物质的代谢，在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中起重要作用。

虽然蛋氨酸也能提供甲基，但是机体通过动用蛋氨酸来提供甲基的前提条件是没有足够数量的甜菜碱或胆碱来供应活性甲基。换言之，如果甜菜碱或胆碱能提供充足的活性甲基，机体就可以节约更多的蛋氨酸参加包括蛋白质合成在内的其它代谢活动。而蛋氨酸也必须经甲基循环转变成S-腺苷蛋氨酸，才能作为甲基供体。所以，甜菜碱是通过二个途径节约蛋氨酸：一是作为甲基供体，替代蛋氨酸的供甲基作用；二是通过甲基化反应合成内源性蛋氨酸。

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