Aminokwasy to małe jednostki, które tworzą białka, a neuroprzekaźniki to cząsteczki przenoszące sygnały przez połączenia nerwowe lub synapsy. W układzie nerwowym człowieka niektóre aminokwasy pełnią funkcję neuroprzekaźników. Należą do nich glicyna, kwas gamma-aminomasłowy (GABA), asparaginian i glutaminian. Neuroprzekaźniki aminokwasów mogą pobudzać lub hamować pobudzanie nerwów w synapsie. Uważa się, że GABA i glicyna głównie hamują reakcje nerwowe, podczas gdy glutaminian i asparaginian mają tendencję do pobudzania.
W synapsach nerwów koniec jednego nerwu lub neuronu jest oddzielony od początku następnego szczeliną zwaną szczeliną synaptyczną. Sygnał nerwowy, zwany potencjałem czynnościowym, nie może przekroczyć szczeliny synaptycznej. Zamiast tego do przenoszenia impulsu wykorzystywane są endogenne substancje chemiczne, takie jak neuroprzekaźniki aminokwasów. Komórka nerwowa, z której przemieszcza się impuls, nazywana jest neuronem presynaptycznym. Neuron presynaptyczny wytwarza neuroprzekaźniki aminokwasów, podczas gdy neuron odbierający, czyli postsynaptyczny, ma receptory, które je wiążą.
Ze wszystkich aminokwasów, które działają jako neuroprzekaźniki, GABA jest jedynym, który nie jest również wykorzystywany do wytwarzania białek w organizmie. GABA powstaje przy użyciu enzymu obecnego tylko w neuronach. Neuroprzekaźniki aminokwasów znane jako asparaginian i glutaminian powstają wewnątrz komórek, w maleńkich strukturach zwanych mitochondriami. Następnie przenoszą się do żelu, który wypełnia komórkę, znanego jako cytoplazma, zanim zostaną zamknięte w pęcherzykach zwanych pęcherzykami.
Glicyna jest również produkowana w mitochondriach. Trucizna znana jako strychnina blokuje receptory glicyny w neuronach postsynaptycznych. Zapobiega to wiązaniu glicyny i wytwarzaniu jej hamującego działania na nerwy, dzięki czemu następuje niepowstrzymane pobudzenie. Niektóre mięśnie, takie jak przepona, nie są w stanie się rozluźnić. Osoba z zatruciem strychniną może nie być w stanie oddychać, co może prowadzić do śmierci.
Produkcja GABA wymaga enzymu znanego jako dekarboksylaza kwasu glutaminowego (GAD). Oznacza to, że przeciwciała GAD, białka z receptorami, które wiążą się z GAD, można wykorzystać do identyfikacji, które neurony produkują GABA, a nie inne neuroprzekaźniki aminokwasów. GABA jest głównym neuroprzekaźnikiem powodującym hamowanie synaps nerwowych w całym układzie nerwowym. Alkohol w mózgu wiąże się z receptorami GABA, dodatkowo zmniejszając aktywność neuronów. To jeden z powodów, dla których alkohol może działać uspokajająco.
Wewnątrz ośrodkowego układu nerwowego glutaminian jest głównym neuroprzekaźnikiem wywołującym pobudzenie w synapsach nerwowych. Nadmiar glutaminianu może być toksyczny, ponieważ neurony ulegają uszkodzeniu, jeśli pobudzenie jest przedłużone. Uszkodzenie mózgu i udary mózgu mogą czasami powodować nadmiar glutaminianu, co z kolei prowadzi do uszkodzenia i dalszej utraty komórek mózgowych.