一般来讲，非必需氨基酸可以通过生物体内含氮分子的相互高效转换获得。需要注意的是，非必需氨基酸是相对于必需氨基酸所产生的概念，它们同样是保证生物体正常生长发育所需要的必要营养物质。不同的生物体非必需氨基酸的种类差别很大。而在同一生物体不同阶段或不同生理病理状态，非必需氨基酸的种类也会发生变化。例如，在人类的生长发育过程中，新生儿（尤其是早产儿）对精氨酸需求量很大，但体内合成速度并不能满足要求，因此必须依靠摄入精氨酸来维持精氨酸的正常供给，此时精氨酸为必需氨基酸；而正常成年人可以依靠尿素循环过程合成足量精氨酸，此时精氨酸转变为非必需氨基酸。又如，病理状态也可导致非必需氨基酸的缺乏，如严重烧伤可能导致脯氨酸缺乏，此时就必须从外界摄入一定量的脯氨酸。

根据世界卫生组织（WHO）分类，在人体所需的20种基本氨基酸中，非必需氨基酸共有11种，分别为谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、酪氨酸。它们的结构及在蛋白质中平均出现的频率见表。

非必需氨基酸的名称、结构及在蛋白质中平均出现的频率

中文名称	英文名称及缩写	结构式	蛋白质中平均出现的频率/%
谷氨酸	glutamic acid (Glu,E)		6.3
谷氨酰胺	glutamine (Gln, Q)		4.3
脯氨酸	proline (Pro, P)		5.2
精氨酸	arginine (Arg, R)		5.1
天冬氨酸	aspartic acid (Asp, D)		5.3
天冬酰胺	asparagine (Asn, N)		4.3
丙氨酸	alanine (Ala, A)		7.8
甘氨酸	glycine (Gly, G)		7.2
丝氨酸	serine (Ser, S)		6.8
半胱氨酸	cysteine (Cys, C)		1.9
酪氨酸	tyrosine (Tyr, Y)		3.2

非必需氨基酸的主要功能是作为蛋白质的单元分子，合成生物体所需的各种蛋白质，稳定体内氮平衡。此外，很多非必需氨基酸自身可以作为信号分子，也可以作为生物化学反应的反应物，衍生出其他具有生物活性的信号分子，调控生命活动的进行。例如甘氨酸自身即可激活甘氨酸受体，调节细胞分裂。酪氨酸可以被衍生为多巴胺或甲状腺激素。多巴胺作为神经递质，在脑内特定区域的缺乏可导致帕金森病，而甲状腺激素则是重要的内源性激素之一，与基础代谢速率等基本生命活动息息相关。

一般而言，正常成年人在生理条件下不会发生非必需氨基酸缺乏。但在缺乏必需氨基酸作为生理合成原料的情况下，某些非必需氨基酸可能继发性缺乏，引起病理改变，这种情况多见于严重的营养不良患者。较为常见的另一种与部分非必需氨基酸相关的疾病是氨基酸代谢紊乱，多为缺乏某种代谢酶导致的遗传病。不同的氨基酸代谢障碍会导致不同的后果。例如，甘氨酸代谢酶的变异可能导致脑中甘氨酸水平异常升高，诱发甘氨酸脑病。

虽然非必需氨基酸可以在体内合成，但摄入的非必需氨基酸可以作为生物体重要的氮源与碳源，参与体内多种生物化学反应，维持机体的正常功能。非必需氨基酸广泛存在于食物的蛋白质中，所以一般直接摄入足量蛋白质即可满足相应需求。根据《中国居民膳食指南（2016）》中的“中国居民膳食营养素参考摄入量表（DRIs 2013）”，成年男性每天推荐摄入蛋白质65克，而成年女性每天则推荐摄入55克。