Biosinteza počinje fosforilacijom i redukcijom karboksilnog postraničnog lanca glutamata.
Proizvod reakcije glutamat gama-semialdehid, spontano ciklizuje u neenzimskoj reakciji kojom nastaje delta1-pirolin-5-karboksilat. Redukcijom ovog međuprodukta nastaje prolin.[4][5]
Kod sisara biosinteza se može odvijati i na drugi način kroz ciklus ureje. U ovom putu arginin služi kao prvi međuproizvod koji prelazi u ornitin. Iz ornitina i alfa-ketoglutarata uz pomoć enzima ornitin alfa-aminotransferaze nastaje glutamat gama semialdehid.
↑Evan E. Bolton, Yanli Wang, Paul A. Thiessen, Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry4: 217-241. DOI:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.