Asam amino adalah unit kecil yang membentuk protein, dan neurotransmiter adalah molekul yang membawa sinyal melintasi sambungan saraf, atau sinapsis. Dalam sistem saraf manusia, beberapa asam amino bertindak sebagai neurotransmiter. Ini termasuk glisin, asam gamma-aminobutirat (GABA), aspartat dan glutamat. Neurotransmiter asam amino dapat merangsang atau menghambat penembakan saraf pada sinaps. GABA dan glisin diperkirakan sebagian besar menghambat respons saraf, sementara glutamat dan aspartat cenderung merangsang.
Pada sinapsis saraf, ujung satu saraf, atau neuron, dipisahkan dari awal saraf berikutnya oleh celah yang dikenal sebagai celah sinaptik. Sinyal saraf, yang disebut sebagai potensial aksi, tidak dapat melewati celah sinaptik. Sebaliknya, bahan kimia endogen seperti neurotransmiter asam amino digunakan untuk membawa impuls melintasi. Sel saraf tempat impuls berjalan dikenal sebagai neuron prasinaps. Neuron prasinaps menghasilkan neurotransmiter asam amino, sedangkan neuron penerima atau pascasinaps memiliki reseptor yang mengikatnya.
Dari semua asam amino yang berfungsi sebagai neurotransmitter, GABA adalah satu-satunya yang tidak juga digunakan untuk membuat protein dalam tubuh. GABA dibentuk menggunakan enzim yang hanya ada di neuron. Neurotransmiter asam amino yang dikenal sebagai aspartat dan glutamat dibuat di dalam sel, dalam struktur kecil yang dikenal sebagai mitokondria. Mereka kemudian pindah ke gel yang mengisi sel, yang dikenal sebagai sitoplasma, sebelum tertutup di dalam gelembung yang disebut vesikel.
Glisin juga diproduksi di dalam mitokondria. Racun yang dikenal sebagai strychnine memblokir reseptor glisin pada neuron pascasinaps. Ini mencegah glisin mengikat dan menghasilkan efek penghambatannya pada saraf, sehingga terjadi eksitasi yang tidak dilawan. Otot-otot tertentu, seperti diafragma, tidak dapat rileks. Orang dengan keracunan strychnine mungkin tidak dapat bernapas, dengan hasil yang berpotensi fatal.
Produksi GABA membutuhkan enzim yang dikenal sebagai asam glutamat dekarboksilase (GAD). Ini berarti bahwa antibodi GAD, protein dengan reseptor yang mengikat GAD, dapat digunakan untuk mengidentifikasi neuron mana yang menghasilkan GABA daripada neurotransmiter asam amino lainnya. GABA adalah neurotransmitter utama yang menyebabkan penghambatan pada sinapsis saraf di seluruh sistem saraf. Alkohol di otak mengikat reseptor GABA, menambah efeknya mengurangi aktivitas neuron. Ini adalah salah satu alasan mengapa alkohol dapat bertindak sebagai obat penenang.
Di dalam sistem saraf pusat, glutamat adalah neurotransmitter utama yang menyebabkan eksitasi pada sinapsis saraf. Glutamat berlebih bisa menjadi racun, karena neuron rusak jika eksitasi berkepanjangan. Kerusakan otak dan stroke terkadang dapat menyebabkan kelebihan glutamat, yang kemudian menyebabkan kerusakan dan kehilangan sel otak lebih lanjut.