L'acetilcolina è sintetizzata generalmente nei neuroni dall'enzima "colina acetil-transferasi" utilizzando come substrato colina, a sua volta biosintetizzata a livello epatico a partire dalla serina, e il gruppo acetile dell'acetil-CoA, prodotto nei mitocondri. L'attività di questo enzima può essere notevolmente ridotta da composti organici del mercurio, che hanno alta affinità per il gruppo sulfidrilico dell'acetil-CoA. Questa inibizione può portare a deficienza di acetilcolina, con conseguenze rilevanti sulla funzione motoria.