Os aminoácidos, além de seu importante papel na síntese de proteínas em vários órgãos, na neoglicogênese, na produção de corpos cetônicos e na produção de energia, também atuam como precursores para a síntese de outros compostos biológicos, como na biossíntese das purinas, que são estruturas de anéis contendo nitrogênio, sobretudo ácido nucléico, das porfirinas, da creatinina, do glutatião e dos ácidos biliares conjugados.
A fenilalanina é convertida em tirosina, que é a primeira reação de seu metabolismo, e quando a enzima fenilamina-oxidase falta, ocorre a fenilcetonúria. A tirosina constitui precursor direto para a epinefrina, norepinefrina, além da melanina.
A descarboxilação da histidina proporciona a histamina, que exerce ação estimulante sobre a função do ácido clorídrico, pela mucosa gástrica. O triptofano pode produzir a serotonina, um potente vasoconstritor e estimulante da contração dos músculos lisos.
Os aminoácidos, pelo seu catabolismo, geram corpos cetônicos através dos aminoácidos já assinalados, que representam 40% da molécula protéica.
A passagem dos aminoácidos da absorção intestinal para o sangue acha-se em equilíbrio pela sua rápida remoção pelos tecidos e órgãos, principalmente pelo fígado. As células captam os aminoácidos, processo realizado por um transporte ativo, que torna possível a concentração dos aminoácidos livres no interior das células, o que proporciona um fornecimento rápido para atender às necessidades celulares.
O chamado pool dos aminoácidos extracelulares é constituído por aminoácidos do sangue e fluido intestinal e acha-se disponível em todas as células para a síntese protéica e outras necessidades.
Considerando a variedade de aminoácidos, assim como a diversidade de sua estrutura, compreende-se a multiplicidade de processos em que eles se encontram envolvidos.