氨基酸，除了构成蛋白质和氧化分解之外，还能合成多种生物活性分子，如一碳单位、激素、神经递质等。一碳单位，除了甲烷和二氧化碳，主要包括甲基、亚甲基、次甲基、羟甲基、亚氨甲基和甲酰基。作为基团，一碳单位不能独立存在，只能与四氢叶酸（FH4）等载体结合，连接在载体的5位和10位氮上。一碳单位之间可以互相转化，参与氨基酸的碳架氧化，如甘氨酸的生成。

一碳单位是甲基供体，与肾上腺素、肌酸、胆碱、嘌呤、嘧啶等的生物合成有关。快速增殖的细胞对此需求较高，缺乏时容易引起贫血或孕期问题。一碳单位主要来源于氨基酸的碳架氧化，甘氨酸、苏氨酸和丝氨酸等都能产生一碳单位。组氨酸分解时产生亚氨甲基四氢叶酸，而甲硫氨酸生成的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）可以为多种反应提供甲基，构成甲硫氨酸循环。

氨基酸脱羧形成胺类化合物，包括多种生物活性物质，如激素、神经递质、组胺、多胺等。酪氨酸在酪氨酸羟化酶催化下，生成多巴（dopa），进一步转化为多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素，统称为儿茶酚胺类激素，对心血管和神经系统有重要作用。多巴的另一个去向是氧化成多巴醌，自发聚合形成黑色素，问题可引起白化病。色氨酸经转化后形成5-羟色胺（5-HT），与神经兴奋、小动脉和支气管平滑肌收缩、胃肠道肽类激素的释放有关。

5-羟色胺在神经元释放后，由5-羟色胺再摄取转运蛋白（SERT，SLC6A4）控制，使其在突触间隙中的存在时间延长，起到抗抑郁作用。过量5-羟色胺可能导致5-羟色胺综合症（SS），包括神经肌肉异常、自主神经过度活跃和精神状态改变。褪黑激素（melatonin）在松果体和视网膜中合成，通过抑制其他神经递质合成和分泌，如多巴胺和GABA，调节睡眠等生理功能。褪黑激素的合成和分泌受人体内源性昼夜节律和光照控制。

谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸（GABA），是中枢神经系统的主要抑制性神经递质。GABA不足可能导致过度兴奋，如癫痫、痉挛性疾病等。因此，GABA激动剂有抗癫痫作用。褪黑激素和GABA在调节昼夜节律、改善睡眠、调整时差、个体发育、性腺功能以及能量代谢等方面发挥作用，但也应注意其剂量和服用时间，避免滥用导致的节律紊乱和其他副作用。