在微生物中，GABA代謝是通過GABA支路完成的，利用微生物體內較高的GAD活性，將Glu脫羧形成 GABA，然后在GABA-T、SSADH作用下，GABA進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，降低分解率來實現的。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長久以來被認為與植物多種應激和防御系統(tǒng)有關。GABA會隨著植物受到刺激而升高，被認為是植物中響應于各種外界變化、內部刺激和離子環(huán)境等因素如pH、溫度、外部天敵刺激的一種有效機制。GABA還可以調節(jié)植物內環(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)現作為信號分子在植物中傳遞擴大信息。GABA曾在大豆、擬南芥、茉莉、草莓等植物中相繼發(fā)現。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會在細胞內快速增加，這種GABA的積累在微生物和動物中也存在。植物在酸性pH下細胞內 H+隨之升高，誘導細胞內GABA含量增加。該GABA的合成過程消耗H+，使得細胞內酸化得到緩解。在微生物中也存在這種快速的反應機制，在產生GABA的同時，會增加質子呼吸鏈復合物的表達，促進ATP合成。并且上調 F1F0-ATP水解酶活性，促進酸性條件下ATP依賴的H+排出過程。在動物中，細胞也會向外排出GABA和谷氨酸以此來改變細胞外環(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。當昆蟲取食時由于植物受傷導致細胞破裂和組織受傷，這種機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。GABA誘導使得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，與大多數殺蟲劑相同，通過GABA受體氯離子通道，使Cl－在電化學梯度的驅使下流向下游，導致質膜超極化，并抑制昆蟲取食。而在過量表達GABA的煙草植物中，接種北方線蟲，發(fā)現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)現女貞子會降低自身賴氨酸活性使得蛋白質無營養(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。