甲硫氨酸是一种重要的氨基酸，由美国生物化学家约翰·霍华德·穆勒于1921年首次分离提纯。它是人体中唯一的含硫必需氨基酸，起始密码子AUG编码了甲硫氨酸。
甲硫氨酸在生物体内与各种含硫化合物的代谢密切相关，是体内活性甲基和硫的主要来源。它在血管新生过程中发挥重要作用，并且具有解毒剂的功能，可以缓解铜中毒等重金属中毒。
甲硫氨酸是一种α-氨基酸，其氨基和羧基都与α碳相连。它的侧链是一个硫醚基团，使得分子极性较低，属于非极性氨基酸。与半胱氨酸不同，甲硫氨酸的亲核性较弱，但仍可与一部分亲电分子反应。
甲硫氨酸存在两种形式，天然状态下主要是L-甲硫氨酸。
大部分细菌、真菌和植物都能以天冬氨酸为底物合成甲硫氨酸，但动物无法自主合成甲硫氨酸，必须通过摄入来获取。因此，甲硫氨酸对人类和牲畜来说是一种必需氨基酸。由于动物饲料中通常缺乏甲硫氨酸，可以通过添加甲硫氨酸来补充。
在代谢方面，甲硫氨酸首先转化为甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）通过甲硫氨酸腺苷转移酶。S-腺苷甲硫氨酸失去甲基后，会转化为S-腺苷-L-高半胱氨酸（SAH）。SAH经水解生成高半胱氨酸，再通过转硫通路转化为半胱氨酸，或者借助四氢叶酸提供的甲基重新转化为甲硫氨酸。
工业上常使用甲硫醇、丙烯醛和氰化氢合成甲硫氨酸。工业合成的甲硫氨酸产品同时含有D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸。为了满足制药等行业的需求，可以使用酶将同时含有D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸的产品转化为纯L-甲硫氨酸。
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