谷氨酸合成酶（glutamate synthase）亦称谷氨酰胺-2-氧代（α酮）戊二酸氨基转移酶。缩写为GOGAT。此酶可催化谷氨酰胺的胺基在NAD（P）H或还原型铁氧还蛋白的存在下，还原转移于α-酮戊二酸，生成2分子谷氨酸。L-谷氨酰氨+α-酮戊二酸+[2H]→2L-谷氨酸也可以说是以谷氨酰胺的胺基为氨供体还原α-酮戊二酸为谷氨酸的酶。是含Fe及S的黄素酶，EC1，4，1，13（NADPH），1，4， 1，14（NADH），1，4，7，1（含铁氧还素）。在原核生物、酵母菌及高等植物的非绿色组织中，为NADPH特异的酶，而含铁氧还素则存在于叶绿体中，为含铁硫的黄素酶，与谷氨酰胺合成酶及氨基转移酶偶联在活体合成α-氨基酸方面起作用。由NH+生成氨基酸的活体合成主要是通过谷氨酸来实现的，但本途径为植物和细菌产生谷氨酸的主要途径。对细菌来说，氨的浓度高则此酶受抑制；谷氨酸脱氢酶参与谷氨酸的合成。

谷氨酸合成酶（GS）催化反应：α-酮戊二酸+谷氨酰胺 → 2谷氨酸