不同氨基酸存在不同的转运机制以维持不同的浓度梯度 。必需氨基酸在细胞内外的梯度比非必需氨基酸低 。氨基酸进出细胞的转运由膜结合蛋白来完成 。氨基酸通过膜上载体的转运机制  ，不仅存在于肠粘膜细胞上  ，类似的作用也存在于肾小管细胞、肌肉细胞、脂肪细胞、白细胞、网织红细胞、成纤维细胞上  ，对于细胞内聚集氨基酸具有普遍意义 。但是  ，在不同细胞中  ，载体的性质可能有所差异 。

存在于人体各组织、器官和体液中游离氨基酸统称为氨基酸池  ，在细胞内、外游离氨基酸池中  ，不同氨基酸浓度差异很大 。碱性氨基酸( 精氨酸和谷氨酰胺）浓度在血浆中很低  ，但在细胞内( 骨骼肌细胞）却是最高的 。

氨基酸池中的游离氨基酸除来自于食物外  ，大部分来自体内蛋白质的分解产物 。这些氨基酸少数用于合成体内含氮化合物  ，主要被用来重新合成人体蛋白质  ，以达到机体蛋白质的不断更新和修复 。未被利用的的含氮部分则经过代谢转变成尿素、氨和肌酐等  ，由尿排出体外  ，其含碳部分转化为糖原和脂肪 。因此  ，由尿排出的氮包括食物氮和内源性氮 。正常人在细胞外约有氨基酸氮55 mg/L  ，而在细胞内约有氨基酸氮800 mg/L  ，但游离氨基酸氮的总量比蛋白结合状态的氨基酸氮少  ，游离氨基酸总氮量为0.33 g/kg体重  ，而机体氮量为24 g/kg体重 。