蛋白质在消化过程中被分解为氨基酸，能够被机体随意利用。在胃里，盐酸使蛋白质变性暴露出肽键，肽键是蛋白水解酶胃蛋白酶的作用位点。消化的进程在小肠由于一系列胰蛋白酶的参与而加速。胰液中的蛋白酶与小肠分泌的肽酶、弹性蛋白酶、胶原酶协同作用进一步将蛋白质分解为肽段、二肽、三肽及氨基酸。对各种不同结构的肽都能进行吸收的功能保证了氨基酸能得到最大限度的吸收。氨基酸到达肝后，可经以下3种途径被利用。首先，氨基酸可以补充机体的蛋白质储库，而储库中的蛋白质是不断被分解的。其次，一部分氨基酸可以产生能量。最后，还有一部分氨基酸能够合成核酸、神经递质、儿茶酚胺、血红素等非蛋白类化合物及白蛋白。以上各途径都会通过转氨基和脱氨基反应生成氨，氨是有毒的副产物，在肝脏被转化为尿素并经肾脏排泄。
对营养物质的处置与调节，应当注意到，膳食中蛋白质代谢的限速步骤是氨基酸在小肠的吸收。如果食物摄取过多或者蛋白质在疾病状态下被高度利用，黏膜细胞氨基酸转运体的数量就会增加。相反的情况会出现在饥饿状态下。