茶氨酸在茶树体内的合成与分解的途径。茶氨酸在茶树体内生物合成的部位，主要是在茶树根部。合成茶氨酸的先质是谷氨酸和乙胺，在谷氨酸－乙胺合成酶即茶氨酸合成酶的催化下，直接合成的。合成反应需要镁离子参加，还需要有ATP提供能量。谷氨酸主要是由叶片输送到根部的，茶氨酸全成酶系从茶苗中分离得到，并已经纯化，肯定了不是谷酰基转移酶，而是合成酶，排除了将谷酰基转移到乙胺上的可能性。酶的专一性很强，最适pH值为7.5。

茶氨酸在根部的合成强度同土壤铵离子供应、谷氨酸与乙胺的提供程度密切相依。茶氨酸一旦上运到地上部分的分生组织，即可分解提供氮源。乙胺的碳架可部分地进入多酚类代谢，谷氨酸则参与蛋白质或再利用，以形成茶氨酸。

茶树根部也能合成茶氨酸同系物谷氨酰甲胺，也存在于茶树芽叶中，含量较低，能提高茶汤的甜鲜味。这种化合物的分解代谢产物是谷氨酸与甲胺；甲胺中的甲基可进入嘌呤碱代谢。