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L-苏氨酸为白色斜方晶系晶体或结晶性粉末，无臭，味微甜。熔点为255～257℃(分解)，[α]25D=-18.5(浓度=2，水)，比旋光度-28.3(c= 1.1，水)。不溶于乙醇、乙醚和氯仿。易溶于水(25℃时20、80℃时55)。遇碱易分解。为人体必需氨基酸，生理效果为DL-体的2倍。
苏氨酸的分解代谢类似丝氨酸，通过共同的脱水酶脱去氨基得到α酮丁酸。关于α酮丁酸的代谢与丙酮酸类似(α酮丙酸)，可经氧化脱羧而产生丙酰CoA，经还原生成α羟丁酸，以及经转氨基作用而产生α氨丁酸。
羟丁氨酸还可被肝及肾内的苏氨酸醛缩酶分裂成为甘氨酸及乙醛。乙醛则可被醛脱氢酶氧化成乙酸。甘氨酸及乙酸分别进入甘氨酸代谢池(见“甘氨酸及其代谢”)及乙酸代谢池，后者主要转变成乙酰CoA，而被利用。近年来发现苏氨酸还可在肝内经脱氢和脱羧作用产生氨丙酮，α-氨-β-酮丁酸可能是中间产物，但是对于氨丙分解代谢途径，或者通过α酮丙醇或者通过甲基乙二醛和乳酸转变成丙酮酸。